JPH08193832A - Apparatus for projecting beam - Google Patents

Apparatus for projecting beam

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Publication number
JPH08193832A
JPH08193832A JP336895A JP336895A JPH08193832A JP H08193832 A JPH08193832 A JP H08193832A JP 336895 A JP336895 A JP 336895A JP 336895 A JP336895 A JP 336895A JP H08193832 A JPH08193832 A JP H08193832A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
lens group
diameter
laser
optical path
Prior art date
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Pending
Application number
JP336895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Ono
政博 大野
Tsunehiko Sonoda
恒彦 園田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd filed Critical Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Priority to JP336895A priority Critical patent/JPH08193832A/en
Priority to US08/529,729 priority patent/US5825555A/en
Publication of JPH08193832A publication Critical patent/JPH08193832A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To set the optimum or a required beam diameter at a required distance. CONSTITUTION: In a laser survey apparatus projecting a laser luminous flux from a semiconductor laser 23 approximately as beams of a parallel luminous flux, a zoom beam expander ZB is provided in an optical path of the laser luminous flux from the semiconductor laser 23. The expander ZB changes a beam diameter of the laser luminous flux from the semiconductor laser 23 with a variable expansion rate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、投射されるほぼ平行光
束のビームによって測距、測角或は基準平面を形成する
ビーム投射装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam projection device for measuring a distance, measuring an angle, or forming a reference plane by a projected beam of a substantially parallel light beam.

【0002】[0002]

【従来技術及びその問題点】土木建築の分野において、
回転する投光部から装置本体周囲の測量対象物に向けレ
ーザ光を走査してレーザ光による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光の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が行われている。このレー
ザ測量装置は、例えば、0.5 〜1.5 mの近距離から100
〜200 mの遠距離までの広範囲において使用される。
[Prior Art and its Problems] In the field of civil engineering,
Using a laser surveying device (so-called laser planer) that scans the laser beam from the rotating light projection unit toward the surveying object around the device body and forms a reference plane by the laser beam, Standardization and height measurement are performed by measuring the height of the spot. This laser surveying device can measure, for example, from a short distance of 0.5 to 1.5 m to 100
Used in a wide range up to a distance of ~ 200m.

【0003】ところで、投射されるレーザ光は回折によ
ってビーム径が変わり、完全な平行光束とはならないた
め、例えば遠方まで光束を到達させる場合には射出時の
ビーム径を大きくする必要がある。逆に、近距離で使用
する場合には、射出時のビーム径を小さくした方が、目
視で位置を決定するときの誤差が少なく有利である。ま
た、ビーム径が使用範囲の応じて適正に設定されなけれ
ば、例えば検出器でビーム高さ位置を検出するとき、測
定距離によって検出感度に変動が生じる等の不都合が生
じる。
By the way, the diameter of the projected laser light changes due to diffraction and is not a perfect parallel light beam. Therefore, for example, when the light beam reaches far, it is necessary to increase the beam diameter at the time of emission. On the contrary, when used at a short distance, it is advantageous to reduce the beam diameter at the time of emission, because there are few errors when visually determining the position. Further, if the beam diameter is not properly set in accordance with the use range, for example, when the beam height position is detected by the detector, the detection sensitivity may vary depending on the measurement distance.

【0004】このことから分かるように、レーザ測量装
置を野外等で十分に活用するためには、射出レーザ光束
のビーム径を変更できること、しかもビーム径の変更が
簡単に行なえることが必要であるが、従来のレーザ測量
装置にはそのような手段は何ら用意されていなかった。
As can be seen from this, in order to make full use of the laser surveying device in the field or the like, it is necessary to be able to change the beam diameter of the emitted laser light beam and to easily change the beam diameter. However, no conventional laser surveying device has such means.

【0005】[0005]

【発明の目的】本発明は、従来のレーザ測量装置におけ
る上記問題点に基づき成されたもので、所要の距離にお
いて、最適な或は所望のビーム径の設定を可能とするビ
ーム投射装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made on the basis of the above problems in the conventional laser surveying apparatus, and provides a beam projection apparatus capable of setting an optimum or desired beam diameter at a required distance. The purpose is to do.

【0006】[0006]

【発明の概要】上記目的を達成するための本発明は、光
源からの光束をほぼ平行光束のビームとして投射するビ
ーム投射装置において、上記光源からの光束の光路内に
位置し、この光源からの光束のビーム径を変化させる、
ビーム径拡大率が可変なビーム径変倍光学系を備えたこ
とを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention for achieving the above object is directed to a beam projection apparatus for projecting a light beam from a light source as a beam of a substantially parallel light beam. Change the beam diameter of the light flux,
It is characterized by having a variable beam diameter optical system in which the beam diameter expansion ratio is variable.

【0007】さらに本発明は、光源からの光束をほぼ平
行光束のビームとして投射するビーム投射装置におい
て、上記光源からの光束の光路内に位置し、この光束に
対する遮光径を変えて射出光束のビーム径を変更させる
可変絞りを備えたことを特徴としている。
Further, according to the present invention, in a beam projection device for projecting a light beam from a light source as a substantially parallel light beam, the beam of the emitted light beam is located in the optical path of the light beam from the light source, and the light-shielding diameter for this light beam is changed. It features a variable aperture that changes the diameter.

【0008】[0008]

【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1は、本発明を適用したレーザ測量装置(ビ
ーム投射装置)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12の上方には、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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments. FIG. 1 is a sectional view showing an entire laser surveying apparatus (beam projection apparatus) to which the present invention is applied. The laser surveying device 11 has a substantially cylindrical housing 12 and a light projecting device 13 provided inside the housing 12. A cylindrical transparent member 16 surrounding the rotary light projecting unit 15 above the light projecting device 13 is fixed above the housing 12, and a driving battery (not shown) for the laser surveying device 11 is housed below the transparent member 16. The battery case 17 is fixed.

【0009】ハウジング12は、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。
The housing 12 has a sliding guide portion 19 having a substantially conical shape at the center of the upper portion and a circular hole 12a at the center of the lower portion. The circular hole 12a causes a laser beam from above to be emitted to the outside below the laser surveying device 11 in a state of being matched with the circular hole 17a formed in the central portion of the battery case 17. Further, the slide guide portion 19 has a slide hole 19a in a substantially conical bottom portion. The inner diameter formed by the tip portion of the sliding hole 19a is set to be smaller than the outer diameter of the spherical portion of the bulging portion 21 described later.

【0010】投光装置13は、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。
The light projecting device 13 has a hollow member 20 having a hollow portion along the vertical direction, and a rotary light projecting portion 15 which is rotatably supported above the hollow member 20 via a bearing 10. ing. Swelling portion 21 of the hollow member 20
Is formed by the projecting laser beam L 3 by tilting the rotary light projecting unit 15 (light projecting device 13) in all directions around the rotation axis a with the spherical portion abutting on the sliding hole 19a. It is supported so that the reference plane can be freely adjusted with respect to the horizontal plane.

【0011】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半導体レー
ザ23と、この半導体レーザ23からの光束を断面楕円
状の平行光束に変換するコリメートレンズ24と、この
コリメートレンズ24からの光束を円形の平行光束に変
換するレーザ光断面形状変換光学系18とが設けられて
いる。
The hollow member 20 has laser light optical paths 20a and 20b which are orthogonal to each other inside thereof. A semiconductor laser 23 that emits a visible laser light flux, a collimator lens 24 that converts the light flux from the semiconductor laser 23 into a parallel light flux having an elliptical cross section, and a light flux from the collimator lens 24 that are circular parallel light are provided in the laser light optical path 20a. A laser beam cross-sectional shape conversion optical system 18 for converting into a light flux is provided.

【0012】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には、コリメートレンズ24か
らのレーザ光束を受ける偏光ビームスプリッタ27が設
けられている。この偏光ビームスプリッタ27は、図2
に示すように、偏光分離面27aと1/4λ板28とを
有し、この1/4λ板28は、入射光の偏光方向に対し
その軸方位が45゜方向に向くように貼着されている。
また1/4λ板28は上面に、レーザ光束を所定割合で
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27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。偏光
ビームスプリッタ27の下方には、ウェッジプリズム2
9a、29bが設けられている。
A polarization beam splitter 27 that receives the laser beam from the collimator lens 24 is provided in the laser beam optical path 20b located on the extension of the rotation axis a of the rotary light projecting unit 15. This polarization beam splitter 27 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, it has a polarization splitting surface 27a and a 1/4 λ plate 28, and the 1/4 λ plate 28 is attached so that its axis direction is 45 ° with respect to the polarization direction of the incident light. There is.
Further, the 1/4 λ plate 28 has a semi-transparent surface with a reflectance of about 10 to 20%, which transmits a laser beam toward the penta prism 35 at a predetermined ratio and reflects the remaining laser beam toward the polarization beam splitter 27 on the upper surface. It has a membrane 28a. Below the polarization beam splitter 27, the wedge prism 2
9a and 29b are provided.

【0013】回転投光部15は、図1に示すように、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より大径の収納部15
bとを有している。該収納部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。また、収納部15bの上方は開放され、レ
ーザ光光路15aの光軸a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36の中心に一致さ
れている。
As shown in FIG. 1, the rotary light projecting section 15 has a laser beam optical path 15a which is aligned with the laser beam optical path 20b and is continuous with the laser beam optical path 20b, and the laser beam optical path 15a.
15 having a diameter larger than the laser light optical path 15a continuous to
b. A light projecting window 33 for projecting the laser light flux reflected and deflected by the penta prism 35 housed inside is formed on the side wall of the housing portion 15b. Further, the upper portion of the storage portion 15b is opened, and the optical axis a of the laser light optical path 15a is aligned with the center of the light transmitting member 36 fitted in the circular hole 16a in the upper center of the transparent member 16.

【0014】ペンタプリズム35は、回転投光部15
に、該投光部15と一体に回転するように固定されてい
る。このペンタプリズム35は、レーザ光束が入射する
光入射面35cと、この光入射面35cとで所定角度を
なす、所要の反射率の半透膜14を備えた第1反射面3
5aとを有している。ペンタプリズム35はまた、第1
反射面35aで反射したレーザ光束を回転軸aと直交す
る方向に向けて反射する第2反射面35bと、この第2
反射面35bで反射したレーザ光束を射出する、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反射面35bには、増反射膜がアルミニウム蒸
着等により形成されている。また第1反射面35aに
は、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反射面35a
に貼着された状態で、図1上部に位置する射出面34a
をペンタプリズム35の光入射面35cと平行させる。
The penta prism 35 is a rotary light projecting unit 15.
Further, it is fixed so as to rotate integrally with the light projecting portion 15. The penta prism 35 has a light incident surface 35c on which a laser beam is incident, and the first reflecting surface 3 having a semi-transmissive film 14 having a required reflectance and forming a predetermined angle with the light incident surface 35c.
5a and. The penta prism 35 is also the first
A second reflecting surface 35b for reflecting the laser light flux reflected by the reflecting surface 35a in a direction orthogonal to the rotation axis a;
It has a light incident surface 35c which emits the laser beam reflected by the reflecting surface 35b and a light emitting surface 35d which forms 90 ° with the light incident surface 35c. On the second reflecting surface 35b, a reflection enhancing film is formed by aluminum vapor deposition or the like. A wedge prism 34 is attached to the first reflecting surface 35a with the semipermeable membrane 14 interposed therebetween. The wedge-shaped prism 34 has a hypotenuse as the first reflecting surface 35a.
1 attached to the upper surface of FIG.
Are parallel to the light incident surface 35c of the pentaprism 35.

【0015】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3)とを一体に
有している。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。
The hollow member 20 integrally includes a drive arm 37 extending rightward in FIG. 2 and a drive arm 39 (FIG. 3) orthogonal to the drive arm 37 in the depth direction of the drawing. are doing. The drive arms 37 and 39 are formed by inclining downward from the uppermost part of the bulging portion 21, and have rollers 40 and 41 attached to the tip ends of the driving arms 37 and 39 so as to match the spherical center of the bulging portion 21. ing.

【0016】ハウジング12の内壁には、このハウジン
グ12の内周に向けて突出させた、支持孔42aを有す
るブラケット42が設けられている。また上壁12bの
支持孔42aと対向する位置には、支持孔43が形成さ
れている。該支持孔42aと43には、調整用スクリュ
ー45両端の軸部が回転自在に嵌合されている。またブ
ラケット42には、第1レベル調整用モータ44が固定
され、このモータ44の回転軸に固定したピニオン49
は、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。このスクリュー45には、該スクリュ
ー45とで送りねじ機構を構成する、ハウジング12に
対する相対回転を規制された調整用ナット46が螺合さ
れている。上記ローラ40に、該ナット46の外周に固
定された作動ピン47が上方から当接されている。
A bracket 42 having a support hole 42a is provided on the inner wall of the housing 12 so as to project toward the inner circumference of the housing 12. A support hole 43 is formed in the upper wall 12b at a position facing the support hole 42a. Shafts at both ends of the adjusting screw 45 are rotatably fitted in the support holes 42a and 43. A first level adjusting motor 44 is fixed to the bracket 42, and a pinion 49 fixed to the rotation shaft of the motor 44.
Engages with a transmission gear 50 fixed to the lower end of the screw 45. An adjusting nut 46, which constitutes a feed screw mechanism together with the screw 45 and whose relative rotation with respect to the housing 12 is restricted, is screwed into the screw 45. An operating pin 47 fixed to the outer periphery of the nut 46 is in contact with the roller 40 from above.

【0017】図3に示すように、ハウジング12の内壁
には、内周に向けて突出させたブラケット78が設けら
れている。このブラケット78に形成されたギヤ支持孔
(図示せず)と、上壁12bの該ギヤ支持孔と対向する
位置に形成されたギヤ支持孔(図示せず)には、調整用
スクリュー79両端の軸部が回転自在に嵌合されてい
る。また、ブラケット78に固定された第2レベル調整
用モータ75の回転軸に固定されたピニオン76は、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。このスクリュー79には、該スクリュー79
とで送りねじ機構を構成する、ハウジング12に対する
相対回転を規制された調整用ナット80が螺合されてい
る。上記ローラ41に、このナット80の外周に固定さ
れた作動ピン81が上方から当接されている。
As shown in FIG. 3, the inner wall of the housing 12 is provided with a bracket 78 protruding toward the inner periphery. A gear support hole (not shown) formed in the bracket 78 and a gear support hole (not shown) formed at a position facing the gear support hole of the upper wall 12b are provided at both ends of the adjusting screw 79. The shaft is rotatably fitted. The pinion 76 fixed to the rotary shaft of the second level adjusting motor 75 fixed to the bracket 78 meshes with the transmission gear 77 fixed to the lower end of the screw 79. This screw 79 is
An adjusting nut 80 whose relative rotation with respect to the housing 12 is restricted is screwed into the feed screw mechanism. An operating pin 81 fixed to the outer circumference of the nut 80 is in contact with the roller 41 from above.

【0018】ハウジング12は内壁に、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。中空部材20は、支
持突起51と中空部材20間に設けられた引張りばね5
2によりそれぞれ同等の力で上方に付勢されたローラ4
0、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により支持された状態で支持突起5
1に向け付勢されるため、マイクロコンピュータ(以後
マイコンと称する)82の信号に基づき駆動するモータ
44、75によって昇降される作動ピン47、81によ
り、水平方向での回動位置を調整可能とされている。ま
た中空部材20の下部には、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が設けら
れ、該両ブラケット70、71にはそれぞれ、レベル検
知センサ72、73が取付けられている。該センサ7
2、73による検知信号はマイコン82に送られる。
The housing 12 has on its inner wall a support projection 51 which is provided in a direction that bisects the angle formed by the drive arms 37 and 39 orthogonal to each other. The hollow member 20 includes a tension spring 5 provided between the support protrusion 51 and the hollow member 20.
The rollers 4 are urged upward by the same force by 2 respectively.
0 and 41 are elastically contacted with the operating pins 47 and 81 from below. That is, the hollow member 20 has the lower portion thereof with the bulging portion 21 supported by the sliding hole 19a.
Since it is urged toward 1, it is possible to adjust the rotational position in the horizontal direction by operating pins 47 and 81 that are moved up and down by motors 44 and 75 that are driven based on signals from a microcomputer (hereinafter referred to as microcomputer) 82. Has been done. Brackets 70 and 71 are provided below the hollow member 20 so as to project in the opposite directions to the arms 37 and 39, and level detection sensors 72 and 73 are attached to the brackets 70 and 71, respectively. . The sensor 7
The detection signal from 2, 73 is sent to the microcomputer 82.

【0019】また中空部材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、回転用モータ66が固定されてお
り、このモータ66の回転軸に固定されたピニオン67
が、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
モータ66を回転駆動すると、ピニオン67、伝達ギヤ
69を介して回転投光部15が中空部材20に対して相
対回転される。さらに、この中空部材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の裏面に設けた所定のパターン
(図示せず)に光束を照射し、その反射光を受光した後
信号としてマイコン82に送る。マイコン82は、この
受光信号の入力に基づいて回転投光部15の回転角を演
算する。
A bracket 65 is provided at the uppermost portion of the hollow member 20 so as to project outward. A rotation motor 66 is fixed to the bracket 65, and a pinion 67 fixed to the rotation shaft of the motor 66.
, Meshes with the transmission gear 69 fixed to the outer periphery of the rotary light projecting portion 15. Therefore, when the motor 66 is rotationally driven based on the signal from the microcomputer 82, the rotary light projecting portion 15 is relatively rotated with respect to the hollow member 20 via the pinion 67 and the transmission gear 69. Further, a rotation detection sensor 83 is provided upward on the side opposite to the uppermost bracket 65 of the hollow member 20. This rotation detection sensor 83
A predetermined pattern (not shown) provided on the upper side, that is, on the back surface of the transmission gear 69 is irradiated with a light beam, and the reflected light is received and then sent to the microcomputer 82 as a signal. The microcomputer 82 calculates the rotation angle of the rotary light projecting unit 15 based on the input of the received light signal.

【0020】他方、レーザ光光路20b内の偏光ビーム
スプリッタ27の上方には、正のパワーを持つ第1レン
ズ群(第1可動レンズ群)31と、負のパワーを持つ第
2レンズ群(第2可動レンズ群)25と、正のパワーを
持つ第3レンズ群(固定レンズ群)32とが設けられて
いる。この第3レンズ群32は、レーザ光光路20b内
におけるペンタプリズム35側に固定されている。ま
た、第1レンズ群31と第2レンズ群25は、該光路2
0b内において摺動可能な円筒部材30a、30bにそ
れぞれ支持されていて、これら円筒部材30a、30b
の移動により該光路20内でそれぞれに進退することが
できる。これら第1、第2、第3レンズ群31、25、
32により、半導体レーザ23から射出されコリメート
レンズ24によって平行光束に変換されたレーザ光束の
ビーム径を、拡大率(ビーム径拡大率)を変化させるこ
とにより拡大または縮小させてペンタプリズム35に与
えるズームビームエキスパンダZB(ビーム径変倍光学
系)が構成されている。このズームビームエキスパンダ
ZBの変倍時における第1、第2、第3レンズ群31、
25、32の移動軌跡に関するデータは、マイコン82
に予め格納されている。
On the other hand, above the polarization beam splitter 27 in the laser beam optical path 20b, a first lens group (first movable lens group) 31 having positive power and a second lens group (second lens group) having negative power (first lens group) Two movable lens groups) 25 and a third lens group (fixed lens group) 32 having a positive power are provided. The third lens group 32 is fixed to the pentaprism 35 side in the laser light optical path 20b. In addition, the first lens group 31 and the second lens group 25 are
0b, each of which is supported by a slidable cylindrical member 30a, 30b.
Can be moved back and forth in the optical path 20 by moving. These first, second and third lens groups 31, 25,
By 32, the beam diameter of the laser light flux emitted from the semiconductor laser 23 and converted into the parallel light flux by the collimator lens 24 is expanded or reduced by changing the expansion ratio (beam diameter expansion ratio) and is given to the pentaprism 35. A beam expander ZB (variable beam diameter optical system) is configured. The first, second, and third lens groups 31 at the time of zooming of the zoom beam expander ZB,
Data relating to the movement loci of 25 and 32 is obtained by the microcomputer 82.
Stored in advance.

【0021】また、中空部材20の下部には、外方に向
け突出させたブラケット53が設けられ、このブラケッ
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。これらブラケット53、5
5には、それぞれに対向するギヤ支持孔53a、55a
が形成され、両ギヤ支持孔53a、55aには、レンズ
移動スクリュー56両端の軸部が回転自在に嵌合されて
いる。また、ブラケット53に固定したレンズ移動モー
タ59の回転軸に固定したピニオン60は、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。このスクリュー56には、該スクリュー56とで送
りねじ機構を構成するレンズ移動ナット57が螺合され
ている。また、中空部材20の上記円筒部材30aと対
応する壁部には挿入窓63が形成され、この挿入窓63
には、両端部を円筒部材30aとレンズ移動ナット57
にそれぞれ固定したリンク62が貫通している。従っ
て、レンズ移動モータ59をマイコン82の信号に基づ
き駆動することにより送りねじ機構を介して円筒部材3
0aを昇降させ、上記第1レンズ群31を第3レンズ群
32(第2レンズ群25)に対して進退させることがで
きる。
A bracket 53 protruding outward is provided on the lower portion of the hollow member 20, and a bracket 55 facing the bracket 53 is formed on the upper portion of the bracket 53. These brackets 53, 5
5 includes gear support holes 53a and 55a facing each other.
The shaft portions at both ends of the lens moving screw 56 are rotatably fitted in the gear supporting holes 53a and 55a. The pinion 60 fixed to the rotary shaft of the lens moving motor 59 fixed to the bracket 53 meshes with the transmission gear 61 fixed to the lower end of the screw 56. A lens moving nut 57, which constitutes a feed screw mechanism together with the screw 56, is screwed onto the screw 56. Further, an insertion window 63 is formed in the wall portion of the hollow member 20 corresponding to the cylindrical member 30a.
Both ends of the cylindrical member 30a and the lens moving nut 57.
A link 62 fixed to each of them penetrates. Therefore, by driving the lens moving motor 59 based on the signal of the microcomputer 82, the cylindrical member 3 is driven through the feed screw mechanism.
0a can be moved up and down to move the first lens group 31 forward and backward with respect to the third lens group 32 (second lens group 25).

【0022】また、図示はしないが、図1の紙面奥方向
には、上記円筒部材30aを移動させる送りねじ機構と
同様の構成を有し、円筒部材30bをレーザ光光路20
b内で移動させるための送りねじ機構が設けられてい
る。この図示しない送りねじ機構を上記マイコン82の
指令に基づき駆動することにより、円筒部材30bつま
り上記第2レンズ群25を、第3レンズ群32に対して
進退させることができる。従って、二つの送りねじ機構
を、所定の移動軌跡データを備えたマイコン82の指令
に基づきそれぞれに駆動することにより、第1、第2レ
ンズ群31、25をレーザ光光路20b内で所定の関係
で移動させて拡大率を変化させ、ビーム径を拡大または
縮小させたレーザ光束L3 を回転投光部15から投射す
ることができる(図4〜図6参照)。
Although not shown in the drawing, in the depth direction of the paper of FIG. 1, it has the same structure as the feed screw mechanism for moving the cylindrical member 30a, and the cylindrical member 30b is connected to the laser beam optical path 20.
A feed screw mechanism is provided for moving within b. By driving the feed screw mechanism (not shown) based on a command from the microcomputer 82, the cylindrical member 30b, that is, the second lens group 25 can be moved forward and backward with respect to the third lens group 32. Therefore, by driving the two feed screw mechanisms based on the command of the microcomputer 82 having the predetermined movement trajectory data, the first and second lens groups 31 and 25 have a predetermined relationship in the laser beam optical path 20b. It is possible to project the laser light beam L 3 whose beam diameter has been expanded or reduced by moving it with the rotary projection unit 15 (see FIGS. 4 to 6).

【0023】図4〜図6に、本実施例で使用されるズー
ムビームエキスパンダZBのレンズ構成の一例を示す。
図4はビーム径の最小変倍状態を示し、図6はビーム径
の最大変倍状態を示し、図5は図4から図6の状態への
移行途中の状態を示す。
4 to 6 show an example of the lens structure of the zoom beam expander ZB used in this embodiment.
FIG. 4 shows the minimum variable magnification state of the beam diameter, FIG. 6 shows the maximum variable magnification state of the beam diameter, and FIG. 5 shows the state during the transition from the state of FIG. 4 to the state of FIG.

【0024】第1レンズ群31と第3レンズ群32は接
合(貼合わせ)レンズとなっており、また第3レンズ群
32は、第1レンズ群31、第2レンズ群25より大径
に構成されている。このズームビームエキスパンダZB
の具体的数値データを表1に示し、図4〜図6の状態に
おける縦収差を図7〜図9にそれぞれに示す。上記レン
ズ構成図及び収差図は、入射画角1゜までの入射光で表
している。なお、この例における基準設計波長は680nm
である。
The first lens group 31 and the third lens group 32 are cemented (bonded) lenses, and the third lens group 32 has a larger diameter than the first lens group 31 and the second lens group 25. Has been done. This zoom beam expander ZB
Table 1 shows specific numerical data of the above, and FIGS. 7 to 9 show longitudinal aberrations in the states of FIGS. 4 to 6, respectively. The above lens configuration diagram and aberration diagram are represented by incident light up to an incident field angle of 1 °. The reference design wavelength in this example is 680 nm.
Is.

【0025】図4〜図6において、縦収差は、同図左方
から光が入射したときの収差である。図7〜図9におい
て、ERは射出瞳直径、Bは射出角度、Sはサジタル、
Mはメリディオナルを示し、実線、細かい破線、大きめ
の破線はそれぞれ、680nm 、660nm 、700nm の波長にお
ける収差を示す。なお、球面収差及び非点収差の単位は
ディオプターであり、倍率色収差の単位は〔 ゜〕であ
る。
In FIGS. 4 to 6, the longitudinal aberration is an aberration when light is incident from the left side of the figures. 7 to 9, ER is an exit pupil diameter, B is an exit angle, S is a sagittal,
M indicates meridional, and the solid line, the fine broken line, and the large broken line indicate aberrations at wavelengths of 680 nm, 660 nm, and 700 nm, respectively. The unit of spherical aberration and astigmatism is diopter, and the unit of lateral chromatic aberration is [°].

【0026】また、表1中のRは同図光源側(左側)か
ら順に位置する面の曲率半径、Dは、光源側から順に位
置するレンズの肉厚若しくはレンズ間隔、Nは、光源側
から順に位置するレンズの680nm における屈折率、νD
は、光源側から順に位置するレンズのd線におけるアッ
ベ数、NDは、d線における屈折率である。
Further, in Table 1, R is the radius of curvature of the surface sequentially located from the light source side (left side) in the figure, D is the wall thickness or lens interval of the lenses sequentially located from the light source side, and N is from the light source side. Refractive index of sequentially positioned lenses at 680 nm, νD
Is the Abbe's number at the d-line of the lens sequentially positioned from the light source side, and ND is the refractive index at the d-line.

【0027】γは角倍率であり、光束の拡大率Mと逆数
の関係(M=1/γ)にある。図4における角倍率γは
2.0 であり、図5における角倍率γは1.0 であり、図6
における角倍率γは0.5 である。また、射出瞳直径ER
は、ER=入射光束径/γの関係にあり、射出角度B
は、B=W×γ(Bは入射画角)の関係にある。すなわ
ち、上記レンズ構成のズームビームエキスパンダZB
は、直径10mmの入射光束のビーム径を、0.5 倍から2.0
倍の径(5.0mm 〜20mm)に変換可能に構成されている。
Γ is an angular magnification, which has a reciprocal relationship (M = 1 / γ) with the magnifying power M of the light beam. The angular magnification γ in FIG. 4 is
6 and the angular magnification γ in FIG. 5 is 1.0.
The angular magnification γ at is 0.5. Also, the exit pupil diameter ER
Is the relationship of ER = incident light beam diameter / γ, and the exit angle B
Is in the relation of B = W × γ (B is the incident angle of view). That is, the zoom beam expander ZB having the above lens configuration
Is the beam diameter of the incident light beam with a diameter of 10 mm from 0.5 times to 2.0
It is configured to be convertible to double the diameter (5.0 mm to 20 mm).

【0028】[0028]

【表1】 面No. R D N νD ND 1 86.889 2.500 1.65345 50.9 1.65844 2 -83.222 1.400 1.79363 25.4 1.80518 3 -364.240 D3 4 1312.040 1.400 1.76648 49.6 1.77250 5 56.933 1.500 6 -55.384 1.400 1.76648 49.6 1.77250 7 -495.164 D7 8 227.439 2.000 1.79363 25.4 1.80518 9 68.900 3.500 1.65345 50.9 1.65844 10 -99.869 − [Table 1] Surface No. RDN νD ND 1 86.889 2.500 1.65345 50.9 1.65844 2 -83.222 1.400 1.79363 25.4 1.80518 3 -364.240 D3 4 1312.040 1.400 1.76648 49.6 1.77250 5 56.933 1.500 6 -55.384 1.400 1.76648 49.6 1.77250 7.8 495.227 1.79363 25.4 1.80518 9 68.900 3.500 1.65345 50.9 1.65844 10 -99.869 −

【0029】表1中、D3は第1レンズ群31の第2レ
ンズ群25に対するレンズ間隔であり、図4〜図6の状
態にそれぞれ対応して、62.480、42.850、3.600 とな
る。また、D7は第2レンズ群25の第3レンズ群32
に対するレンズ間隔であり、図4〜図6の状態にそれぞ
れ対応して、3.000 、42.620、62.430となる。
In Table 1, D3 is the lens spacing of the first lens group 31 with respect to the second lens group 25, which are 62.480, 42.850, and 3.600 corresponding to the states of FIGS. D7 is the third lens group 32 of the second lens group 25
Is a lens interval corresponding to, and is 3.000, 42.620, and 62.430 corresponding to the states of FIGS. 4 to 6, respectively.

【0030】上記構成のレーザ測量装置11は、次のよ
うに作動する。先ず、レーザ測量装置11を三脚を介し
て、所望の位置に配置する。無調整の状態において回転
投光部15の軸心(回転軸a)は、一般に鉛直線と一致
せず、またレベル検知センサ72、73は、水平状態と
はされていない。この状態で駆動スイッチをオンする
と、マイコン82が、演算角度偏差に基づき、第1、第
2レベル調整用モータ44、75をそれぞれに回転駆動
する。例えば、調整用モータ44が回転駆動されると、
スクリュー45が回転されてレベル調整用ナット46が
昇降される。このとき、ナット46の作動ピン47に
は、引張りばね52により付勢されたローラ40が弾接
されているため、中空部材20が該ローラ40を介して
膨出部21の球心を中心として回動され、回転投光部1
5が鉛直方向に対して傾けられる。また調整用モータ7
5が駆動されると、レベル調整用スクリュー79に伝達
されてレベル調整用ナット80が昇降される。このと
き、該ナット80の作動ピン81には、引張りばね52
により付勢されたローラ41が弾接されているため、上
記同様、回転投光部15が鉛直方向に対して傾けられ
る。
The laser surveying instrument 11 having the above construction operates as follows. First, the laser surveying instrument 11 is arranged at a desired position via a tripod. In the unadjusted state, the axis of the rotary light projecting portion 15 (rotating axis a) generally does not coincide with the vertical line, and the level detection sensors 72 and 73 are not in the horizontal state. When the drive switch is turned on in this state, the microcomputer 82 rotationally drives the first and second level adjusting motors 44 and 75 based on the calculated angle deviation. For example, when the adjustment motor 44 is rotationally driven,
The screw 45 is rotated and the level adjusting nut 46 is moved up and down. At this time, since the roller 40 biased by the tension spring 52 is elastically contacted with the operation pin 47 of the nut 46, the hollow member 20 is centered on the spherical center of the bulging portion 21 via the roller 40. Rotated and rotated light projecting unit 1
5 is tilted with respect to the vertical direction. Also, the adjustment motor 7
When 5 is driven, it is transmitted to the level adjusting screw 79 and the level adjusting nut 80 is moved up and down. At this time, the tension spring 52 is attached to the operating pin 81 of the nut 80.
Since the roller 41 urged by is elastically contacted, the rotary light projecting portion 15 is tilted with respect to the vertical direction as described above.

【0031】そして、投光装置13が傾動されて整準が
進むと、レベル検知センサ72、73からの検出値が基
準水平度に近づき、角度偏差が最終的に0となるため、
投光装置13(回転投光部15)は該傾動調整により、
レーザ光束投光時の水平方向位置を定められ、よって整
準作業が完了する。
When the light projecting device 13 is tilted and the leveling proceeds, the detection values from the level detection sensors 72 and 73 approach the reference horizontality, and the angle deviation finally becomes 0.
The light projecting device 13 (rotary light projecting unit 15) is adjusted by the tilt adjustment.
The horizontal position at the time of projecting the laser beam is determined, and the leveling work is completed.

【0032】この整準作業完了状態においてマイコン8
2から駆動信号が出力され、半導体レーザ23が発振を
開始すると、この半導体レーザ23から射出されるレー
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によって円形の平行光束に変換され、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。
In this leveling work completed state, the microcomputer 8
When a drive signal is output from the semiconductor laser 23 and the semiconductor laser 23 starts oscillating, the laser light flux emitted from the semiconductor laser 23 is converted into a parallel light flux having an elliptical cross section by the collimator lens 24, and then the laser light cross sectional shape conversion is performed. It is converted into a circular parallel light beam by the optical system 18, and is split by the polarization beam splitter 27 into a light beam L 1 directed upward and a light beam L 2 directed downward.

【0033】この場合、偏光ビームスプリッタ27に入
射するレーザ光束L0 が、偏光分離面27aの入射面に
対し垂直な振動方向を有する、S偏光成分を持ちかつP
偏光成分を持たない直線偏光であれば、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は軸
方位が光の振動方向に対し45゜となるように偏光ビー
ムスプリッタ27に貼付されているため、レーザ光束L
0 は1/4λ板28を透過して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2
8aで反射したレーザ光束L1 は、1/4λ板28を再
び透過した後、入射時とは直交する方向の振動を有する
P偏光成分の直線偏光に変換され、偏光分離面27aを
透過しレーザ光束L2 として同図下方に向かい、ウェッ
ジプリズム29a、29bを透過した後、下部外方に射
出される。
In this case, the laser light beam L 0 incident on the polarization beam splitter 27 has an S-polarized component having a vibration direction perpendicular to the incident surface of the polarization splitting surface 27a and has a P-polarization component.
If the light is linearly polarized light having no polarization component, the laser light flux L 0
Is reflected by the polarization splitting surface 27a and is deflected by 90 °, and goes upward in FIG. At this time, since the 1/4 λ plate 28 is attached to the polarization beam splitter 27 so that the axis direction is 45 ° with respect to the vibration direction of the light, the laser beam L
0 is a circularly polarized laser light beam L 1 that passes through the 1/4 λ plate 28.
And goes to the pentaprism 35. In addition, the semipermeable membrane 2
The laser light flux L 1 reflected by 8a is again transmitted through the 1/4 λ plate 28, is then converted into linearly polarized light of a P-polarized component having vibration in a direction orthogonal to the time of incidence, and is transmitted through the polarization separation surface 27a to be laser light. The light beam L 2 goes downward in the figure, passes through the wedge prisms 29a and 29b, and then is emitted to the outside of the lower portion.

【0034】他方、上方に向かうレーザ光束L1 は、第
1、第2、第3レンズ群31、25、32を透過し、ペ
ンタプリズム35の光入射面35cを透過した後、第
1、第2反射面35a、35bで順に反射されて進路を
90゜偏向され、略水平方向に向けて光射出面35dか
ら射出される。レーザ光束L1 のうち、第1反射面35
aで所定の割合で反射したもの以外は、進路を変化させ
ることなく、該第1反射面35aと楔型プリズム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L4 として上方に向けて投光される。こ
のレーザ投射状態において、マイコン82からの駆動信
号に基づき回転用モータ66が駆動されると、回転投光
部15が鉛直方向の回転軸aを中心に回転し始めるた
め、ペンタプリズム35から水平方向に射出されるレー
ザ光束L3 により水平基準面が形成される。
On the other hand, the upward laser beam L 1 passes through the first, second, and third lens groups 31, 25, 32, and after passing through the light incident surface 35c of the pentaprism 35, the first, second The light is reflected by the two reflecting surfaces 35a and 35b in order, deflected by 90 ° in the course, and emitted from the light emitting surface 35d in a substantially horizontal direction. Of the laser light flux L 1 , the first reflecting surface 35
Except for the light beam reflected by a at a predetermined ratio, the laser light beam is transmitted through the half mirror surface formed by the first reflecting surface 35a and the wedge-shaped prism 34 without changing the course, and is a laser light beam coaxial with the laser light beam L 1. The light is projected upward as L 4 . In this laser projection state, when the rotation motor 66 is driven based on the drive signal from the microcomputer 82, the rotary light projecting unit 15 starts to rotate about the vertical rotation axis a, so that the pentaprism 35 moves in the horizontal direction. A horizontal reference plane is formed by the laser light flux L 3 emitted at.

【0035】レーザ測量装置11は、例えば0.5 〜1.5m
の近距離から100 〜200mの遠距離までの広範囲において
基準出しや高さ計測に使用されるが、平行光束として射
出されたレーザ光束は回折によってビーム径が変化す
る。このため、例えばレーザ光束を遠方まで到達させる
ために射出時の光束径を太くしたり、近距離での目視に
よる位置の確認時の誤差を少なくするために射出時の光
束径を細くする等の必要がある。
The laser surveying device 11 is, for example, 0.5 to 1.5 m.
It is used for standardization and height measurement in a wide range from a short distance of 100 m to a long distance of 100 to 200 m, but the beam diameter of the laser light beam emitted as a parallel light beam changes due to diffraction. For this reason, for example, the beam diameter at the time of emission is made thicker in order to reach the laser beam at a distance, or the beam diameter at the time of emission is made thinner in order to reduce the error in the visual confirmation of the position at a short distance. There is a need.

【0036】本レーザ測量装置11によれば、調整スイ
ッチ(図示せず)を操作することにより、ズームビーム
エキスパンダZBをマイコン82の指令に基づき駆動し
て、射出時のレーザ光束を所望のビーム径に変換するこ
とができるから、上記の要請に応えることができる。
According to the laser surveying instrument 11, by operating an adjusting switch (not shown), the zoom beam expander ZB is driven based on a command from the microcomputer 82, so that the laser light flux at the time of emission can be changed to a desired beam. Since the diameter can be converted, it is possible to meet the above demand.

【0037】すなわち、レーザ光束を遠方まで到達させ
るように調整する場合には、調整スイッチの操作によ
り、第1、第2レンズ群31、25を第3レンズ群32
に対して所定の軌跡で相対移動させる。この結果、ズー
ムビームエキスパンダZBが図5の状態になると、角倍
率γは1/2倍、即ち光束の拡大率Mは2倍となる。ま
たビーム径をさらに拡大する場合には、ズームビームエ
キスパンダZBをさらに駆動し、第1、第2レンズ群3
1、25を所定の軌跡でさらに相対移動させる。これに
より、ズームビームエキスパンダZBが図6の状態にな
ると、角倍率γは当初の1/4倍、即ち光束の拡大率M
は4倍となる。また逆に、レーザ測量装置11を比較的
近い範囲で使用する場合には、調整スイッチの操作によ
ってズームビームエキスパンダZBを上記拡大時と反対
に駆動して、ビーム径を縮小変換する。
That is, in the case of adjusting the laser light flux to reach far, the first and second lens groups 31 and 25 are changed to the third lens group 32 by operating the adjustment switch.
Is moved relative to a predetermined trajectory. As a result, when the zoom beam expander ZB is in the state shown in FIG. 5, the angular magnification γ is 1/2, that is, the expansion rate M of the light flux is 2 times. When the beam diameter is further increased, the zoom beam expander ZB is further driven to drive the first and second lens groups 3
1, 25 are further moved relative to each other in a predetermined locus. As a result, when the zoom beam expander ZB is in the state shown in FIG. 6, the angular magnification γ is 1/4 of the initial value, that is, the expansion rate M of the luminous flux.
Is 4 times. On the contrary, when the laser surveying instrument 11 is used in a relatively close range, the zoom beam expander ZB is driven by operating the adjustment switch in the opposite direction to the above-mentioned enlargement to reduce the beam diameter.

【0038】このように本レーザ測量装置11は、ズー
ムビームエキスパンダZBをマイコン82に格納したレ
ンズの移動軌跡データに基づき駆動し、ビーム径を必要
に応じ上記範囲内で拡大、縮小させて所望のビーム径の
レーザ光束を投射することができる。しかもズームビー
ムエキスパンダZBは、半導体レーザ23から射出され
るレーザ光束を全て取り込んで射出するため、ビーム径
の変換時に光量を損失させない。
As described above, the laser surveying instrument 11 drives the zoom beam expander ZB based on the movement locus data of the lens stored in the microcomputer 82, and enlarges or reduces the beam diameter within the above range as required to obtain a desired beam diameter. It is possible to project a laser beam having a beam diameter of. Moreover, since the zoom beam expander ZB captures and emits all the laser light flux emitted from the semiconductor laser 23, the light amount is not lost when the beam diameter is converted.

【0039】したがって、投射される光束のビーム径
を、所要の距離において最適或は所望となるように容易
に設定することができ、野外等での使用状態を常に良好
にすることができる。これにより、例えば検出器による
ビーム高さ位置を検出する場合に、測定距離によって生
じていた検出感度の変動をなくすることが可能となり、
また目視による視認性を向上させることも可能となる。
Therefore, the beam diameter of the projected light beam can be easily set to be optimum or desired at a required distance, and the usage condition in the field or the like can be always improved. As a result, for example, when detecting the beam height position by the detector, it is possible to eliminate the fluctuation of the detection sensitivity caused by the measurement distance,
In addition, it becomes possible to improve the visibility by visual inspection.

【0040】なお、上記第1の実施例では、第3レンズ
群32を固定しかつ第1レンズ群31と第2レンズ群2
5を可動に構成したが、射出側に位置する最も径の大き
い第3レンズ群32の移動でフォーカシングを行えば、
任意の距離で最小のビーム径を得ることが可能となり、
また射出ビーム径の変倍操作によってフォーカシングが
ずれないという効果がでる。
In the first embodiment, the third lens group 32 is fixed, and the first lens group 31 and the second lens group 2 are fixed.
Although 5 is configured to be movable, if focusing is performed by moving the third lens group 32 having the largest diameter located on the exit side,
It is possible to obtain the minimum beam diameter at any distance,
Further, there is an effect that the focusing does not shift due to the operation of changing the exit beam diameter.

【0041】また、上記第1の実施例では、調整スイッ
チ(図示せず)の操作によりズームビームエキスパンダ
ZBを駆動したが、レーザ測量装置11に所定の受信装
置を設けることにより、リモートコントローラ(図示せ
ず)の遠隔操作によってズームビームエキスパンダZB
をレンズ移動に関する所定の軌跡データに基づき駆動し
て、ビーム径を拡大、縮小させることが可能となる。
Further, in the first embodiment, the zoom beam expander ZB is driven by operating the adjustment switch (not shown), but by providing the laser surveying device 11 with a predetermined receiving device, the remote controller ( Zoom beam expander ZB by remote control (not shown)
Can be driven based on predetermined locus data regarding lens movement, and the beam diameter can be enlarged or reduced.

【0042】さらに、上記第1実施例のレーザ測量装置
11は、第1、第2、第3レンズ群31、25、33の
三群から構成されたズームビームエキスパンダZBを備
えていたが、例えば前後二群から構成されたビームエキ
スパンダBを搭載することも可能である。このビームエ
キスパンダBは、例えばレーザ光光路20b(図1参
照)内に所定の関係で固定された、正のパワー、負のパ
ワーをそれぞれに持つ第1、第2レンズ群90、91か
ら構成することができる。
Further, the laser surveying device 11 of the first embodiment is provided with the zoom beam expander ZB composed of the first, second and third lens groups 31, 25 and 33. For example, it is also possible to mount a beam expander B composed of two groups, front and rear. The beam expander B is composed of, for example, first and second lens groups 90 and 91 each having a positive power and a negative power, which are fixed in a laser light optical path 20b (see FIG. 1) in a predetermined relationship. can do.

【0043】このようなビームエキスパンダB、つまり
拡大率が一定のものを光路内に有する場合に、好適に用
いることができるレーザ測量装置の第2の実施例を説明
する。このレーザ測量装置11′は、上記第1の実施例
のようにズームビームエキスパンダZBでビーム径を変
換しない代わりに、レーザ光路内に配置した可変絞りに
よってビーム径を変更させるものである。この可変絞り
は、公知の構造を有するもので、図示しない駆動機構に
よって作動され、レーザ光束に対する遮光径を変えるこ
とにより、ビーム径を大小に変換する。
A second embodiment of the laser surveying instrument which can be preferably used when such a beam expander B, that is, one having a constant expansion rate is provided in the optical path will be described. The laser surveying device 11 'does not change the beam diameter by the zoom beam expander ZB as in the first embodiment, but changes the beam diameter by a variable diaphragm arranged in the laser optical path. This variable diaphragm has a known structure, and is operated by a drive mechanism (not shown) to change the beam diameter by changing the light-shielding diameter for the laser beam.

【0044】この可変絞り84は、図10に示すよう
に、レーザ光光路20b(図1参照)の偏光ビームスプ
リッタ27と第1レンズ群90の間、または第2レンズ
群91とペンタプリズム35の間に設けることができ
る。この可変絞り84を、スイッチ操作、或は手動によ
って適宜作動させることによりレーザ光束L1 を絞り、
ペンタプリズム35から射出されるレーザ光束L3 のビ
ーム径を、大小に変換することができる。また可変絞り
84は、二点鎖線で示すように、ペンタプリズム35の
光束射出側(光路後方)に設けることができる。その場
合には、ペンタプリズム35からの射出レーザ光束L3
を絞り、回転投光部15から射出されるレーザ光束L3
のビーム径を、大小に変換することができる。このよう
に、本第2の実施例によれば、射出光量に若干の損失は
あるが、ズームビームエキスパンダZBを用いた上記第
1の実施例とほぼ同様の効果を奏することができる。
As shown in FIG. 10, the variable diaphragm 84 is provided between the polarization beam splitter 27 and the first lens group 90 in the laser light optical path 20b (see FIG. 1) or between the second lens group 91 and the pentaprism 35. It can be provided between. By operating the variable diaphragm 84 by switch operation or manually, the laser light flux L 1 is narrowed,
It is possible to convert the beam diameter of the laser light flux L 3 emitted from the pentaprism 35 into large and small. The variable diaphragm 84 can be provided on the light exit side (rear of the optical path) of the pentagonal prism 35, as shown by the chain double-dashed line. In that case, the laser beam L 3 emitted from the penta prism 35
Laser beam L 3 emitted from the rotary light projecting unit 15
The beam diameter of can be converted into large or small. As described above, according to the second embodiment, although there is a slight loss in the amount of emitted light, it is possible to obtain substantially the same effect as that of the first embodiment using the zoom beam expander ZB.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、投射され
る光束のビーム径を、所要の距離において最適或は所望
となるように容易に設定することができ、野外等での使
用状態を常に良好にすることができる。これにより、例
えば検出器によるビーム高さ位置を検出する場合に、測
定距離によって生じていた検出感度の変動をなくするこ
とが可能となり、また目視による視認性を向上させるこ
とも可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily set the beam diameter of a projected light beam to be optimum or desired at a required distance, and to be used in the field or the like. Can always be good. As a result, for example, when the beam height position is detected by the detector, it is possible to eliminate the fluctuation of the detection sensitivity caused by the measurement distance, and it is also possible to improve the visual visibility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるレーザ測量装置の全体を示す断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an entire laser surveying instrument according to the present invention.

【図2】同レーザ測量装置の主要光学系を拡大して示す
構成図である。
FIG. 2 is an enlarged configuration diagram showing a main optical system of the laser surveying instrument.

【図3】同レーザ測量装置の要部を拡大して示す平面図
である。
FIG. 3 is an enlarged plan view showing a main part of the laser surveying instrument.

【図4】本発明によるズームビームエキスパンダのビー
ム径最小変倍状態を示すレンズ構成図である。
FIG. 4 is a lens configuration diagram showing a minimum beam diameter variable magnification state of the zoom beam expander according to the present invention.

【図5】同ズームビームエキスパンダによりビーム径を
拡大させた状態を示すレンズ構成図である。
FIG. 5 is a lens configuration diagram showing a state in which a beam diameter is enlarged by the zoom beam expander.

【図6】同ズームビームエキスパンダのビーム径最大変
倍状態を示すレンズ構成図である。
FIG. 6 is a lens configuration diagram showing a maximum beam diameter variable magnification state of the zoom beam expander.

【図7】図4の状態のズームビームエキスパンダと対応
する縦収差図である。
FIG. 7 is a longitudinal aberration diagram corresponding to the zoom beam expander in the state of FIG.

【図8】図5の状態のズームビームエキスパンダと対応
する縦収差図である。
FIG. 8 is a longitudinal aberration diagram corresponding to the zoom beam expander in the state of FIG.

【図9】図6の状態のズームビームエキスパンダと対応
する縦収差図である。
9 is a longitudinal aberration diagram corresponding to the zoom beam expander in the state of FIG.

【図10】本発明によるレーザ測量装置の第2の実施例
を示す主要光学系の拡大構成図である。
FIG. 10 is an enlarged configuration diagram of a main optical system showing a second embodiment of the laser surveying device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 11′ レーザ測量装置(ビーム投射装置) 15 回転投光部 23 半導体レーザ(光源) 25 第2レンズ群 31 第1レンズ群 32 第3レンズ群 35 ペンタプリズム(反射手段) 84 可変絞り a 回転軸 ZB ズームビームエキスパンダ(ビーム径変倍光学
系)
11 11 'Laser surveying device (beam projection device) 15 Rotating light projecting part 23 Semiconductor laser (light source) 25 Second lens group 31 First lens group 32 Third lens group 35 Penta prism (reflecting means) 84 Variable aperture a Rotating shaft ZB zoom beam expander (variable beam diameter optical system)

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光束をほぼ平行光束のビーム
として投射するビーム投射装置において、 上記光源からの光束の光路内に位置し、この光源からの
光束のビーム径を変化させる、ビーム径拡大率が可変な
ビーム径変倍光学系を備えたことを特徴とするビーム投
射装置。
1. A beam projection device for projecting a light beam from a light source as a substantially parallel light beam, wherein the beam diameter is increased by changing the beam diameter of the light beam from the light source located in the optical path of the light beam. A beam projection apparatus comprising a variable-diameter variable-magnification optical system with variable rate.
【請求項2】 請求項1において、上記ビーム径変倍光
学系は、上記光源側から順に位置する正のパワーを持つ
第1レンズ群、負のパワーを持つ第2レンズ群、及び正
のパワーを持つ第3レンズ群を備え、これら第1、第
2、第3レンズ群の相対位置を変化させて変倍するズー
ムビームエキスパンダであるビーム投射装置。
2. The beam diameter variable magnification optical system according to claim 1, wherein the first lens group having positive power, the second lens group having negative power, and the positive power, which are sequentially arranged from the light source side. A beam projection apparatus that is a zoom beam expander that includes a third lens group that has, and that changes the relative positions of the first, second, and third lens groups to perform zooming.
【請求項3】 請求項2において、上記第1レンズ群は
上記光路内で進退可能に支持された正のパワーを持つレ
ンズ群であり、上記第3レンズ群は該光路内に固定され
た負のパワーを持つレンズ群であり、上記第2レンズ群
はこれら第1、第3レンズ群の間で進退可能に支持され
たレンズ群であるビーム投射装置。
3. The lens unit according to claim 2, wherein the first lens unit is a lens unit having a positive power and supported in the optical path so as to move forward and backward, and the third lens unit is a negative lens unit fixed in the optical path. A beam projecting device which is a lens group having a power of, and the second lens group is a lens group which is supported between the first and third lens groups so as to be capable of advancing and retracting.
【請求項4】 請求項2において、上記ズームビームエ
キスパンダの光束射出側に、このズームビームエキスパ
ンダからの光束を反射してほぼ平行光束のビームとする
反射手段を備えているビーム投射装置。
4. The beam projection device according to claim 2, further comprising a reflecting means on the light beam exit side of the zoom beam expander for reflecting the light beam from the zoom beam expander into a substantially parallel light beam.
【請求項5】 請求項1において、上記光源とビーム径
変倍光学系の間には、この光源からの光束をほぼ平行光
束に変換するコリメートレンズが設けられているビーム
投射装置。
5. The beam projection device according to claim 1, wherein a collimator lens for converting a light beam from the light source into a substantially parallel light beam is provided between the light source and the beam diameter variable magnification optical system.
【請求項6】 光源からの光束をほぼ平行光束のビーム
として投射するビーム投射装置において、 上記光源からの光束の光路内に位置し、この光束に対す
る遮光径を変えて射出光束のビーム径を変更させる可変
絞りを備えたことを特徴とするビーム投射装置。
6. A beam projection device for projecting a light beam from a light source as a substantially parallel light beam, wherein the beam diameter of an emitted light beam is changed by being located in an optical path of the light beam from the light source and changing a light shielding diameter for the light beam. A beam projection device comprising a variable aperture for controlling the beam.
【請求項7】 請求項6において、上記光路には、光源
側から順に位置する負のパワーを持つ第1レンズ群と正
のパワーを持つ第2レンズ群を備え、これら第1、第2
レンズ群の相対位置の変化によりビーム径を変更可能な
ビームエキスパンダが設けられているビーム投射装置。
7. The optical path according to claim 6, wherein the optical path includes a first lens group having a negative power and a second lens group having a positive power, which are sequentially arranged from the light source side.
A beam projection device provided with a beam expander capable of changing a beam diameter by changing a relative position of a lens group.
【請求項8】 請求項7において、上記可変絞りは、光
源とビームエキスパンダの間の光路に設けられているビ
ーム投射装置。
8. The beam projection device according to claim 7, wherein the variable diaphragm is provided in an optical path between the light source and the beam expander.
【請求項9】 請求項7において、上記ビームエキスパ
ンダの光束射出側に、このビームエキスパンダからの光
束を反射してほぼ平行光束のビームとする反射手段を備
えているビーム投射装置。
9. The beam projection device according to claim 7, further comprising a reflecting means on the light beam exit side of the beam expander for reflecting the light beam from the beam expander into a substantially parallel light beam.
【請求項10】 請求項9において、上記可変絞りは、
反射手段とビームエキスパンダの間の光路に設けられて
いるビーム投射装置。
10. The variable diaphragm according to claim 9,
A beam projection device provided in an optical path between the reflecting means and the beam expander.
【請求項11】 請求項9において、上記可変絞りは、
反射手段の光束射出側に設けられているビーム投射装
置。
11. The variable diaphragm according to claim 9,
A beam projection device provided on the light exit side of the reflecting means.
【請求項12】 請求項4または9において、上記反射
手段は、回転軸を中心に回転可能な投光部に設けられ、
この反射手段からのビームが、該投光部の回転により上
記回転軸とほぼ直交する方向に回転投射されて基準平面
を形成することを特徴とするビーム投射装置。
12. The reflecting means according to claim 4 or 9, wherein the reflecting means is provided in a light projecting portion rotatable about a rotation axis.
A beam projecting device, wherein a beam from the reflecting means is rotationally projected by a rotation of the light projecting portion in a direction substantially orthogonal to the rotation axis to form a reference plane.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112204444A (en) * 2018-06-18 2021-01-08 业纳光学系统有限公司 Beam expander and method for operating a beam expander
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11561283B2 (en) 2017-11-16 2023-01-24 Nec Corporation Distance measurement apparatus, distance measurement method and program
CN112204444A (en) * 2018-06-18 2021-01-08 业纳光学系统有限公司 Beam expander and method for operating a beam expander
CN112204444B (en) * 2018-06-18 2023-03-07 业纳光学系统有限公司 Beam expander and method for operating a beam expander

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