JPH08240429A - Beam projector - Google Patents

Beam projector

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Publication number
JPH08240429A
JPH08240429A JP7043073A JP4307395A JPH08240429A JP H08240429 A JPH08240429 A JP H08240429A JP 7043073 A JP7043073 A JP 7043073A JP 4307395 A JP4307395 A JP 4307395A JP H08240429 A JPH08240429 A JP H08240429A
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JP
Japan
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lens
light
laser
lens group
optical path
Prior art date
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Pending
Application number
JP7043073A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsunehiko Sonoda
恒彦 園田
Koichi Maruyama
晃一 丸山
Masahiro Ono
政博 大野
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
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Priority to US08/529,729 priority patent/US5825555A/en
Publication of JPH08240429A publication Critical patent/JPH08240429A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide a beam projector whose focusing can be easily performed by providing a beam expander to give a beam of light to a pentaprism by expanding a beam diameter of the beam of light from a semiconductor laser and an adjusting means to adjust a relative position between these first and second lens groups. CONSTITUTION: A laser surveying device 11 can change the relative position between both by raising and lowering a cylinder member 30 through a feed screw mechanism by driving a lens moving motor 59 on the basis of a signal of a microcomputer 82. Therefore, a laser beam of light from a semiconductor laser 23 converted into a parallel beam of light through a collimator lens 24 is given to a pentaprism 35 by expanding a beam diameter, and a beam waist position of the laser beam of light projected outward from a rotary light projecting part 15 can be easily moved and adjusted so as to become optimal or desirable at a necessary distance. Therefore, service condition of the laser surveying device 11 in the field or the like can be always improved.

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 〜20
0 mの遠距離までの広範囲において使用される。また、
このようなレーザ測量装置では従来、光源としてヘリウ
ムネオンレーザ(He-Ne レーザ)を用いていたが、近
年、ヘリウムネオンレーザに代えて半導体レーザ(L
D)を用いた装置が知られるようになった。
2. Description of the Related Art In the field of civil engineering and construction, a laser surveying device (so-called laser planer) for scanning a laser beam from a rotating light projecting part toward a surveying object around the device body to form a reference plane by the laser beam is known. ) Is used to measure the height of the spot of the laser light that has reached the object to be surveyed, and reference is made and height is measured. This laser surveying device is, for example, 100 to 20 from a short distance of 0.5 to 1.5 m.
Used in a wide range up to a distance of 0 m. Also,
Conventionally, a helium neon laser (He-Ne laser) is used as a light source in such a laser surveying instrument, but in recent years, a semiconductor laser (L
Devices using D) have become known.

【0003】このようなレーザ測量装置は、広い温度域
で使用されることが多く、光源である半導体レーザの発
振波長が温度変化によって変動する。その場合に、レン
ズを通して射出されるレーザ光束が色収差を持つため、
色収差によるビームウエスト位置の移動をフォーカシン
グによって補正する必要が生じる。従って、野外等で十
分に活用できるレーザ測量装置とするためには、射出レ
ーザ光束のフォーカシングが簡便に行なえる構造が必要
である。
Such a laser surveying device is often used in a wide temperature range, and the oscillation wavelength of the semiconductor laser, which is a light source, fluctuates due to temperature changes. In that case, since the laser light flux emitted through the lens has chromatic aberration,
The movement of the beam waist position due to chromatic aberration needs to be corrected by focusing. Therefore, in order to provide a laser surveying instrument that can be fully utilized outdoors, etc., it is necessary to have a structure capable of easily focusing the emitted laser beam.

【0004】従来、半導体レーザからのレーザ光束を、
集光レンズで収束させた後プリズムで反射して対物レン
ズに入射し、この対物レンズを光軸方向に進退させるこ
とにより射出レーザ光束をフォーカシングするレーザ測
量機が提案されてはいるが(特開平5-322564号)、この
ような構造では、半導体レーザからのレーザ光束の光路
内にプリズムが位置するため、集光レンズとフォーカシ
ングで移動する対物レンズとの光軸の一致が難しい。
Conventionally, a laser beam from a semiconductor laser is
A laser surveying instrument has been proposed which focuses an emitted laser beam by converging it with a condensing lens, then reflecting it with a prism to enter an objective lens, and advancing and retracting this objective lens in the optical axis direction. In such a structure, since the prism is located in the optical path of the laser beam from the semiconductor laser, it is difficult to match the optical axes of the condenser lens and the objective lens that moves by focusing.

【0005】また、光束の集光性能は回折によって決ま
るため、上記レーザ測量機を遠距離まで使用可能な装置
とするには、対物レンズの開口を大きくし、要請される
到達距離に応じて太い光束を射出できるように構成せざ
るを得ない。しかしながら、このように構成すると、大
径の対物レンズを進退させるためのフォーカシング駆動
系の負荷が大きくなり、出力の大きなモータ等が必要と
なってしまう。
Further, since the condensing performance of the light beam is determined by diffraction, in order to make the laser surveying instrument usable over a long distance, the aperture of the objective lens is made large and the laser surveying instrument is made thick according to the required reaching distance. There is no choice but to configure so that the light flux can be emitted. However, with such a configuration, the load of the focusing drive system for advancing and retracting the large-diameter objective lens becomes large, and a motor or the like having a large output is required.

【0006】[0006]

【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
けるフォーカシングを簡便に行い得、しかもこのフォー
カシングを光軸のずれが生じにくい小型の光学系で行い
得るビーム投射装置を提供することを目的とする。また
本発明は、例えばフォーカシングをモータ等の駆動系で
行う場合に、この駆動系の出力を小さくすることが可能
な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-mentioned problems in the conventional laser surveying instrument, and can easily perform focusing at a required distance, and further, this focusing is of a small size which does not easily cause deviation of the optical axis. It is an object of the present invention to provide a beam projection device that can be performed by an optical system. Another object of the present invention is to provide a beam projection apparatus capable of reducing the output of the drive system when focusing is performed by a drive system such as a motor.

【0007】[0007]

【発明の概要】上記目的を達成するための本発明は、光
源からの光束を反射手段で反射させ、ほぼ平行光束のビ
ームとして投射するビーム投射装置であって、上記光源
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;このコリメートレンズと反射手段の間の光路におい
て、このコリメートレンズ側に位置する負のパワーを持
つ第1レンズ群と、反射手段側に位置する正のパワーを
持つ第2レンズ群とを備え、上記光源からの光束のビー
ム径を拡大して上記反射手段に与えるビーム径変換光学
系;及び、このビーム径変換光学系の上記第1レンズ群
と第2レンズ群の相対位置を、投射ビームのビームウエ
スト位置を変化させるべく調整する調整手段;を備えて
いることを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention for achieving the above object is a beam projection device for reflecting a light beam from a light source by a reflecting means and projecting the light beam as a substantially parallel light beam. Collimator lens for converting into a light flux; in the optical path between the collimator lens and the reflecting means, a first lens group having negative power located on the collimator lens side and a second lens group having positive power located on the reflecting means side. A lens group, and a beam diameter converting optical system for enlarging the beam diameter of the light beam from the light source and giving it to the reflecting means; and a relative relationship between the first lens group and the second lens group of the beam diameter converting optical system. It is characterized in that it is provided with adjusting means for adjusting the position so as to change the beam waist position of the projection beam.

【0008】上記構成によれば、ビームウエスト位置を
調整するためのフォーカシングを簡便に行い得るビーム
投射装置を得ることができ、しかもフォーカシングに係
る光学系を、第1と第2レンズ群間に反射部材がなく、
両レンズ群の相対位置を同一光路内で変えられるストレ
ートで小さな光学系として構成することができる。
According to the above construction, it is possible to obtain the beam projection apparatus which can easily perform the focusing for adjusting the beam waist position, and the optical system relating to the focusing is reflected between the first and second lens groups. There are no members,
It is possible to construct a straight and small optical system in which the relative positions of both lens groups can be changed within the same optical path.

【0009】また、第2レンズ群をコリメートレンズと
反射手段間の光路に固定し、第1レンズ群を該第2レン
ズ群に対して進退可能に設けると、例えば第1レンズ群
を第2レンズ群に対して進退させるための駆動系の負荷
を小さくすることが可能となる。
Further, when the second lens group is fixed to the optical path between the collimating lens and the reflecting means and the first lens group is provided so as to be able to advance and retreat with respect to the second lens group, for example, the first lens group becomes the second lens. It is possible to reduce the load of the drive system for moving the group back and forth.

【0010】[0010]

【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.

【0011】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.

【0012】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 extending in the vertical direction, and a rotary light projecting portion 15 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.

【0013】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。このレ
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とが
設けられている。このコリメートレンズ24は、便宜上
あたかも1枚のレンズからなるように図示しているが、
実際には複数枚のレンズから構成されている(図4参
照)。
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 beam and a collimator lens 24 that converts the beam from the semiconductor laser 23 into a parallel beam having an elliptical cross section are provided in the laser beam optical path 20a. Although the collimator lens 24 is illustrated as if it is composed of one lens for convenience,
Actually, it is composed of a plurality of lenses (see FIG. 4).

【0014】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 for receiving 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 projection 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.

【0015】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.

【0016】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ューム
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。該楔型プリズム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と平行させてい
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. An increased reflection film is formed on the second reflection surface 35b 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 its hypotenuse affixed to the first reflecting surface 35a, and the exit surface 34a located in the upper part of FIG. 1 is parallel to the light incident surface 35c of the pentaprism 35.

【0017】中空部材20は、図1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 has a drive arm 37 extending rightward in FIG. 1 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.

【0018】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.

【0019】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.

【0020】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.

【0021】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 top 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.

【0022】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、負のパワーを持つ第1レン
ズ群31と、正のパワーを持つ第2レンズ群32とが設
けられている。この第2レンズ群32は、レーザ光光路
20bのペンタプリズム35側に固定されている。また
第1レンズ群31は、該光路20b内で光軸方向に進退
可能な円筒部材30に支持されて、第2レンズ群32に
対し進退可能に構成されている。これら第1、第2レン
ズ群31、32により、ビームエキスパンダ(ビーム径
変換光学系)Bが構成されている。
On the other hand, above the polarization beam splitter 27 in the laser beam optical path 20b, a first lens group 31 having negative power and a second lens group 32 having positive power are provided. The second lens group 32 is fixed to the pentaprism 35 side of the laser light optical path 20b. The first lens group 31 is supported by a cylindrical member 30 that can move forward and backward in the optical axis direction within the optical path 20b, and is configured to move forward and backward with respect to the second lens group 32. A beam expander (beam diameter conversion optical system) B is configured by the first and second lens groups 31 and 32.

【0023】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5
5が形成されている。これらブラケット53、55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5
6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30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30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。
A bracket 53 is provided at the lower part of the hollow member 20 so as to project outward.
The bracket 5 facing the bracket 53 is provided on the upper part of the
5 is formed. Gear support holes 53a and 55a facing each other are formed in the brackets 53 and 55, and shaft portions at both ends of the lens moving screw 56 are rotatably fitted in the gear support holes 53a and 55a. Further, the pinion 60 fixed to the rotation shaft of the lens moving motor 59 fixed to the bracket 53 is
6 meshes with a transmission gear 61 fixed to the lower end portion of 6.
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 30, and the insertion window 63 has
Links 62 having both ends fixed to the cylindrical member 30 and the lens moving nut 57 respectively pass therethrough.

【0024】次に、本レーザ測量装置11の全般的な作
動を説明する。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(図示せず)
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4
0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15が鉛直方向に対して傾けられる。また調整
用モータ75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。
Next, the general operation of the laser surveying instrument 11 will be described. 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. Drive switch (not shown) in this state
When is turned on, the microcomputer 82 rotationally drives the first and second level adjusting motors 44 and 75, respectively, based on the calculated angle deviation. For example, when the adjusting 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 urged by the tension spring 52 is elastically contacted with the operation pin 47 of the nut 46, the hollow member 20 is moved by the roller 4.
The rotary light projecting unit 15 is tilted with respect to the vertical direction by being rotated about the spherical center of the bulging portion 21 via 0. When the adjusting motor 75 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, since the roller 41 urged by the tension spring 52 is elastically contacted with the operation pin 81 of the nut 80, the rotary light projecting portion 15 is tilted with respect to the vertical direction in the same manner as above.

【0025】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 is advanced, 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.

【0026】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、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
に分割される。
When the leveling work is completed, the microcomputer 8
When a driving signal is output from the semiconductor laser 23 and the semiconductor laser 23 starts to oscillate, 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 polarization beam splitter 27. It is divided into a light beam L 1 directed upward and a light beam L 2 directed downward.

【0027】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、図2の上方に向かう。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
0 は1/4λ板28を透過して円偏光のレーザ光束L
1 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 entering 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 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 axial direction is 45 ° with respect to the vibration direction of the light, the laser beam L 0 passes through the 1/4 λ plate 28 and is circled. Polarized laser beam L
It becomes 1 and goes to the pentaprism 35. Further, the laser light flux L 1 reflected by the semi-transparent film 28a is again transmitted through the 1/4 λ plate 28, and then converted into a linearly polarized light of a P-polarized component having a vibration in a direction orthogonal to the time of incidence, and a polarization separation surface. 27a
Transmitted towards the figure below as the laser beam L 2 a, wedge prism 29a, passes through the 29 b, is injected into the lower outer side.

【0028】他方、上方に向かうレーザ光束L1 は、第
1、第2レンズ群31、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35a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 upwardly directed laser beam L 1 passes through the first and second lens groups 31 and 32, the light incident surface 35c of the pentaprism 35, and then the first and second reflecting surfaces 35a, 35a. The light is sequentially reflected by 35b, deflected by 90 ° in the course, and emitted from the light emitting surface 35d in a substantially horizontal direction. Except for the laser beam L 1 reflected by the first reflection surface 35a at a predetermined ratio, it passes through the half mirror surface formed by the first reflection surface 35a and the wedge-shaped prism 34 without changing the course. The laser beam L 4 coaxial with the laser beam L 1 is projected upward. 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. Laser beam L 3 emitted to
Forms a horizontal reference plane.

【0029】ところで、回転投光部15から射出される
レーザ光束L3 は、平行光束として射出されても回折に
よって広がり、平行光束ではなくなる。そこで、レーザ
プレーナのようにレーザ光束を遠方に投射する系では、
到達距離の要請に応じて太いレーザ光束を投射し、この
弱い収束光によってビームウエストが適切な位置にでき
るようにする手段が必要となる。
By the way, the laser light beam L 3 emitted from the rotary light projecting portion 15 spreads due to diffraction even if it is emitted as a parallel light beam, and is not a parallel light beam. Therefore, in a system that projects a laser beam to a distant place like a laser planar,
A means for projecting a thick laser beam in response to a request for the reaching distance and for enabling the beam waist to be at an appropriate position by the weak convergent light is required.

【0030】その際例えば、半導体レーザ23の波長変
化による、レンズ(第1、第2レンズ群31、32等)
のパワーの変化等によりビームウエスト位置が所定の位
置からずれた場合、或は近距離における正確な測定が必
要となった場合には、ビームウエスト位置の調整(ピン
ト合わせ)を行うこと、或はこの調整によって、できる
限り小さい光点を作ることが必要となる。
At that time, for example, the lenses (the first and second lens groups 31, 32, etc.) are changed by the wavelength change of the semiconductor laser 23.
If the beam waist position deviates from the prescribed position due to changes in the power of, or if accurate measurement at a short distance is required, adjust the beam waist position (focus), or This adjustment requires making the spot as small as possible.

【0031】従来、フォーカシング機能を持つレーザ測
量機(特開平5-322564号参照)はあったが、このレーザ
測量機は、半導体レーザからのレーザ光束の光路内にプ
リズムが位置する構造を持つため、集光レンズとフォー
カシングで移動する対物レンズとの光軸の一致が困難で
あり、フォーカシングのための光学系が大型であった。
Conventionally, there was a laser surveying instrument having a focusing function (see Japanese Patent Laid-Open No. 5-322564). However, this laser surveying instrument has a structure in which a prism is located in the optical path of a laser beam from a semiconductor laser. Since it is difficult to match the optical axes of the condenser lens and the objective lens that moves by focusing, the optical system for focusing is large.

【0032】本レーザ測量装置11は、フォーカシング
を簡便に行うことが可能で、フォーカシング時の偏心が
少なく、しかもフォーカシングに係る光学系をできるだ
け小さくできる構造を実現させている。
The laser surveying instrument 11 has a structure in which focusing can be performed easily, eccentricity at the time of focusing is small, and an optical system relating to focusing can be made as small as possible.

【0033】すなわち、本レーザ測量装置11は、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30を昇
降させ、第1レンズ群31を第2レンズ群32に対し進
退させて両者間の間隔(相対位置)を変えることができ
る。これにより、コリメートレンズ24を介して平行光
束に変換された半導体レーザ23からのレーザ光束をビ
ーム径を拡大してペンタプリズム35に与え、回転投光
部15から外方に投射されるレーザ光束L3 のビームウ
エスト位置を、所要の距離において最適或は所望となる
ように簡単に移動調整することができる。よって、レー
ザ測量装置11の野外等での使用状態を、常に良好にす
ることが可能となる。
That is, the laser surveying instrument 11 drives the lens moving motor 59 based on a signal from the microcomputer 82 to move the cylindrical member 30 up and down via the feed screw mechanism, and the first lens group 31 to the second lens. By moving the group 32 back and forth, the distance (relative position) between them can be changed. As a result, the laser light flux from the semiconductor laser 23, which has been converted into a parallel light flux via the collimator lens 24, has its beam diameter enlarged and is given to the pentaprism 35, and the laser light flux L projected outward from the rotary light projecting unit 15. The beam waist position of 3 can be easily moved and adjusted to be optimum or desired at a required distance. Therefore, the use condition of the laser surveying device 11 in the field or the like can be always improved.

【0034】また、上記第1レンズ群31と第2レンズ
群32からなるビームエキスパンダBは、反射部材を介
在しない、両レンズ群31、32の間隔を同一光路内で
変え得るストレートな光学系として構成されているた
め、フォーカシング時の偏心が少ない(フォーカシング
時の倒れが生じにくい)。さらにこの構成は、組立時の
レンズの偏心よる悪影響が少ないという効果も奏する。
また、レーザ光光路のペンタプリズム35側に固定され
た第2レンズ群32が正のパワーを持ち、コリメートレ
ンズ24側に位置する第1レンズ群31が負のパワーを
持つため、この第1レンズ群31の径を射出光束のビー
ム径より小さくできる。従って、この第1レンズ群31
進退用のレンズ移動モータ59の負荷が小さくなるた
め、このモータ59に出力の小さいものを用いることが
できる。
The beam expander B composed of the first lens group 31 and the second lens group 32 is a straight optical system which can change the distance between the lens groups 31 and 32 in the same optical path without interposing a reflecting member. Since it is configured as, there is little eccentricity during focusing (it is less likely to fall during focusing). Further, this structure also has an effect that there is little adverse effect due to the decentering of the lens during assembly.
Further, the second lens group 32 fixed to the pentaprism 35 side of the laser light optical path has a positive power, and the first lens group 31 located on the collimating lens 24 side has a negative power. The diameter of the group 31 can be made smaller than the beam diameter of the emitted light beam. Therefore, this first lens group 31
Since the load of the lens moving motor 59 for advancing and retracting is small, a motor having a small output can be used as the motor 59.

【0035】ここで、本レーザ測量装置11に使用可能
なコリメータレンズ24、及びビームエキスパンダBの
具体例を説明する。
Specific examples of the collimator lens 24 and the beam expander B that can be used in the laser surveying instrument 11 will now be described.

【0036】図4は、コリメートレンズ24のレンズ構
成の一例を示す。このコリメートレンズ24は、レンズ
101、102、103、104を有し、焦点距離6mm
とされている。レンズ101と102とは、接合(貼合
わせ)レンズとなっている。図中の符号105は、半導
体レーザ23のカバーガラスであり、r1 〜r9 は、カ
バーガラス又はレンズ各面の曲率半径を示し、d1 〜d
8 は、カバーガラスの厚さ、レンズ厚若しくはレンズ間
隔を示す。
FIG. 4 shows an example of the lens structure of the collimator lens 24. This collimating lens 24 has lenses 101, 102, 103 and 104, and has a focal length of 6 mm.
It has been. The lenses 101 and 102 are cemented (bonded) lenses. Reference numeral 105 in the figure denotes a cover glass of the semiconductor laser 23, and r 1 to r 9 denote the radius of curvature of each surface of the cover glass or the lens, and d 1 to d
8 indicates the thickness of the cover glass, the lens thickness or the lens interval.

【0037】このコリメートレンズ24の具体的数値デ
ータを表1に示す。表中、Riは、同図光源側から第i
番目の面の曲率半径、Diは、光源側から第i番目のカ
バーガラス、レンズの肉厚若しくはレンズ間隔、nは、
レンズの635nm における屈折率、νは、レンズのd線の
アッベ数を示している。
Table 1 shows specific numerical data of the collimator lens 24. In the table, Ri is i-th from the light source side in the figure.
The radius of curvature of the th surface, Di is the thickness of the ith cover glass or lens from the light source side, or the lens interval, and n is
The refractive index at 635 nm of the lens, ν, indicates the Abbe number of the d line of the lens.

【0038】[0038]

【表1】 面No. Ri Di n ν 1 ∞ 0.30 1.51455 64.1 2 ∞ 2.73 3 -4.624 1.80 1.72623 54.7 4 -3.519 0.10 5 -75.123 1.80 1.69065 53.2 6 -7.118 4.38 7 -105.190 1.60 1.83928 23.9 8 8.483 2.25 1.61586 63.4 9 -13.310 -[Table 1] Face No. Ri Di n ν 1 ∞ 0.30 1.51455 64.1 2 ∞ 2.73 3 -4.624 1.80 1.72623 54.7 4 -3.519 0.10 5 -75.123 1.80 1.69065 53.2 6 -7.118 4.38 7 -105.190 1.60 1.83928 23.9 8.48.42 2.25 1.61586 63.4 9 -13.310-

【0039】図5は、ビームエキスパンダBのレンズ構
成の第1例を示す。このビームエキスパンダBは、1枚
ずつの第1レンズ群31と第2レンズ群32からなり、
ビーム拡大率が1.3 倍に決定されている。
FIG. 5 shows a first example of the lens structure of the beam expander B. This beam expander B is composed of a first lens group 31 and a second lens group 32, one by one,
The beam expansion rate has been determined to be 1.3 times.

【0040】このビームエキスパンダBの具体的数値デ
ータを表2に示し、縦収差、横収差、波面収差の諸収差
をそれぞれ図6〜図8に示す。これらの諸収差は、図5
において同図左方から光が入射したときの結像面での収
差である。諸収差図中、ERは入射瞳高さ、Bは入射角
度、Sはサジタル方向、Mはメリディオナル方向を示
す。表中、Riは、図5の左側から第i番目の面の曲率
半径、Diは、光源側から第i番目のレンズの肉厚もし
くはレンズ間隔、nは、レンズの635nm における屈折
率、νは、レンズのd線のアッベ数を示している。
Table 2 shows specific numerical data of this beam expander B, and various aberrations such as longitudinal aberration, lateral aberration and wavefront aberration are shown in FIGS. 6 to 8. These various aberrations are shown in FIG.
In Fig. 3, the aberration is on the image plane when light is incident from the left side of the figure. In the various aberration diagrams, ER is the entrance pupil height, B is the entrance angle, S is the sagittal direction, and M is the meridional direction. In the table, Ri is the radius of curvature of the i-th surface from the left side of FIG. 5, Di is the wall thickness or lens interval of the i-th lens from the light source side, n is the refractive index of the lens at 635 nm, and ν is , And the Abbe number of the d line of the lens.

【0041】[0041]

【表2】 面No. Ri Di n ν 1 -59.000 2.50 1.60003 38.0 2 237.849 23.09 3 ∞ 3.50 1.69065 53.2 4 -72.480 -[Table 2] Surface No. Ri Di n ν 1 -59.000 2.50 1.60003 38.0 2 237.849 23.09 3 ∞ 3.50 1.69065 53.2 4 -72.480-

【0042】図9は、図5〜図8で示されるビームエキ
スパンダBの第1例において、第1レンズ群31を第2
レンズ群32から離れる方向に移動させたときの投射レ
ーザ光束の波面の(幾何学的に求めた)曲率半径の変化
を示すものである。同図の変化曲線から、上記ビームエ
キスパンダBは第1レンズ群31の移動時の曲率半径の
変化量が大きく、移動感度が高いことが分かる。このこ
とから、このビームエキスパンダBは、フォーカシング
レンズである第1レンズ群31を僅かに移動させるだけ
でビームウエスト位置を要請に応じて調整することがで
き、光学系の小型化等の面で有効であることが理解でき
る。
FIG. 9 shows a second example of the first lens group 31 in the first example of the beam expander B shown in FIGS.
It shows a change in the radius of curvature (geometrically determined) of the wavefront of the projected laser light flux when it is moved in a direction away from the lens group 32. From the change curve in the figure, it can be seen that the beam expander B has a large change amount of the radius of curvature when the first lens group 31 is moved, and has high movement sensitivity. From this, the beam expander B can adjust the beam waist position according to the request by only slightly moving the first lens group 31, which is a focusing lens, and in terms of downsizing of the optical system and the like. It can be understood that it is effective.

【0043】なお、本実施例では、第2レンズ群32を
固定しかつ第1レンズ群31を該第2レンズ群32に対
し進退可能に構成したが、本発明はこれに限られない。
すなわち、第1レンズ群31をレーザ光光路20b内に
固定し、第2レンズ群32を該第1レンズ群31に対し
て進退可能に支持することもできる。この場合には、レ
ーザ光光路20b内に、上記実施例と同様の円筒部材
(図示せず)を摺動可能に設け、この円筒部材に上記第
2レンズ群32を支持することとなる。このような構成
とした場合にも、第2レンズ群32を第1レンズ群31
から離れる方向に移動させたときの変化曲線は、図9と
全く同じになる。
In this embodiment, the second lens group 32 is fixed and the first lens group 31 can move forward and backward with respect to the second lens group 32, but the present invention is not limited to this.
That is, the first lens group 31 can be fixed in the laser beam optical path 20b, and the second lens group 32 can be supported so as to be movable back and forth with respect to the first lens group 31. In this case, a cylindrical member (not shown) similar to that of the above embodiment is slidably provided in the laser beam optical path 20b, and the second lens group 32 is supported by this cylindrical member. Even with such a configuration, the second lens group 32 is not
The change curve when moved in the direction away from is exactly the same as in FIG.

【0044】図10に、ビームエキスパンダBのレンズ
構成の第2例を示す。このビームエキスパンダBは、1
枚ずつの第1レンズ群31と第2レンズ群32からな
り、ビーム拡大率が1.80倍に決定されている。このビー
ムエキスパンダBの具体的数値データを表3に示し、縦
収差、横収差、波面収差の諸収差をそれぞれ図11〜図
13に示す。これらの諸収差は、上記第1例と同様、図
10の左方から光が入射したときの結像面での収差であ
る。
FIG. 10 shows a second example of the lens structure of the beam expander B. This beam expander B has 1
The first lens group 31 and the second lens group 32 are provided one by one, and the beam expansion rate is determined to be 1.80. Table 3 shows specific numerical data of the beam expander B, and FIGS. 11 to 13 show various aberrations such as longitudinal aberration, lateral aberration, and wavefront aberration. Similar to the first example, these various aberrations are aberrations on the image plane when light is incident from the left side of FIG.

【0045】[0045]

【表3】 面No. Ri Di n ν 1 -226.334 2.50 1.83925 23.8 2 41.595 30.86 3 302.150 3.80 1.49566 81.6 4 -42.213 -[Table 3] Surface No. Ri Di n ν 1 -226.334 2.50 1.83925 23.8 2 41.595 30.86 3 302.150 3.80 1.49566 81.6 4 -42.213-

【0046】図14に、ビームエキスパンダBのレンズ
構成の第3例を示す。このビーム径変換光学系Bの具体
的数値データを表4に示し、縦収差、横収差、波面収差
の諸収差をそれぞれ図15〜図17に示す。このビーム
径変換光学系Bのビーム拡大率は、2.07倍に決定されて
いる。
FIG. 14 shows a third example of the lens structure of the beam expander B. Table 4 shows specific numerical data of the beam diameter conversion optical system B, and FIGS. 15 to 17 show various aberrations such as longitudinal aberration, lateral aberration, and wavefront aberration. The beam expansion rate of the beam diameter conversion optical system B is determined to be 2.07 times.

【0047】[0047]

【表4】 面No. Ri Di n ν 1 166.594 2.50 1.83925 23.8 2 25.516 36.37 3 -1170.933 3.80 1.45488 90.3 4 -33.184 -[Table 4] Surface No. Ri Di n ν 1 166.594 2.50 1.83925 23.8 2 25.516 36.37 3 -1170.933 3.80 1.45488 90.3 4 -33.184-

【0048】このビームエキスパンダBの第3例におい
て、第1レンズ群31のレンズ重量は0.37g であり、第
2レンズ群32のレンズ重量は2.83g である。このこと
から、比較的重い第2レンズ群32をレーザ光光路内に
固定しこの第2レンズ群32より軽い第1レンズ群31
を進退させる本レーザ測量装置11の構成が、駆動系の
負荷を小さくするのに如何に有効であるかが理解でき
る。
In the third example of the beam expander B, the lens weight of the first lens group 31 is 0.37 g, and the lens weight of the second lens group 32 is 2.83 g. Therefore, the relatively heavy second lens group 32 is fixed in the optical path of the laser beam, and the first lens group 31 lighter than the second lens group 32 is provided.
It can be understood how effective the configuration of the laser surveying device 11 for advancing and retreating is to reduce the load on the drive system.

【0049】図18は、ビームエキスパンダBのレンズ
構成の第4例を示す。このコリメートレンズ24の具体
的数値データを表5に示し、縦収差、横収差、波面収差
の諸収差をそれぞれ図19〜図21に示す。このビーム
エキスパンダBのビーム拡大率は、1.70倍に決定されて
いる。
FIG. 18 shows a fourth example of the lens structure of the beam expander B. Table 5 shows specific numerical data of the collimator lens 24, and FIGS. 19 to 21 show various aberrations such as longitudinal aberration, lateral aberration and wavefront aberration. The beam expansion rate of this beam expander B is determined to be 1.70 times.

【0050】[0050]

【表5】 面No. Ri Di n ν 1 88.796 2.50 1.79857 25.4 2 29.160 39.79 3 -122.664 3.80 1.45488 90.3 4 -32.265 -[Table 5] Surface No. Ri Di n ν 1 88.796 2.50 1.79857 25.4 2 29.160 39.79 3 -122.664 3.80 1.45488 90.3 4 -32.265-

【0051】図22に、ビームエキスパンダBのレンズ
構成の第5例を示す。このビーム径変換光学系Bの具体
的数値データを表6に示し、縦収差、横収差、波面収差
の諸収差をそれぞれ図23〜図25に示す。このビーム
径変換光学系Bのビーム拡大率は、1.33倍に決定されて
いる。
FIG. 22 shows a fifth example of the lens structure of the beam expander B. Table 6 shows specific numerical data of the beam diameter conversion optical system B, and FIGS. 23 to 25 show various aberrations such as longitudinal aberration, lateral aberration, and wavefront aberration. The beam expansion ratio of the beam diameter conversion optical system B is determined to be 1.33 times.

【0052】[0052]

【表6】 面No. Ri Di n ν 1 -68.751 2.50 1.55463 58.7 2 121.059 23.37 3 330.562 3.50 1.57838 40.7 4 -74.023 -[Table 6] Surface No. Ri Di n ν 1 -68.751 2.50 1.55463 58.7 2 121.059 23.37 3 330.562 3.50 1.57838 40.7 4 -74.023-

【0053】[0053]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ビームウ
エスト位置を調整するためのフォーカシングが簡便に行
え、野外等で十分に活用できるビーム投射装置を得るこ
とが可能となる。しかもフォーカシングを行う光学系
を、レンズ群間に反射部材がなく、両レンズ群の相対位
置を同一光路内で変化できるストレートで小さな光学系
として構成することが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a beam projection apparatus which can easily perform focusing for adjusting the beam waist position and can be fully utilized outdoors. Moreover, the focusing optical system can be configured as a straight and small optical system that does not have a reflecting member between the lens groups and can change the relative positions of both lens groups within the same optical path.

【0054】さらに請求項2の発明によれば、第1レン
ズ群を第2レンズ群に対して進退させる場合に、駆動系
の負荷を小さくすることが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, when the first lens group is moved back and forth with respect to the second lens group, the load on the drive system can be reduced.

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

【図1】本発明に係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】同レーザ測量装置に使用可能なコリメートレン
ズの一例を示すレンズ構成図である。
FIG. 4 is a lens configuration diagram showing an example of a collimator lens that can be used in the laser surveying instrument.

【図5】ビームエキスパンダの第1例を示すレンズ構成
図である。
FIG. 5 is a lens configuration diagram showing a first example of a beam expander.

【図6】同ビームエキスパンダの縦収差図である。FIG. 6 is a longitudinal aberration diagram of the beam expander.

【図7】同ビームエキスパンダの横収差図である。FIG. 7 is a lateral aberration diagram of the beam expander.

【図8】同ビームエキスパンダの波面収差図である。FIG. 8 is a wavefront aberration diagram of the same beam expander.

【図9】同ビームエキスパンダの第1レンズ群の移動量
と射出レーザ光束の波面の曲率半径との相関関係を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing the correlation between the amount of movement of the first lens group of the same beam expander and the radius of curvature of the wavefront of the emitted laser beam.

【図10】ビームエキスパンダの第2例を示すレンズ構
成図である。
FIG. 10 is a lens configuration diagram showing a second example of a beam expander.

【図11】同ビームエキスパンダの縦収差図である。FIG. 11 is a longitudinal aberration diagram of the same beam expander.

【図12】同ビームエキスパンダの横収差図である。FIG. 12 is a lateral aberration diagram of the same beam expander.

【図13】同ビームエキスパンダの波面収差図である。FIG. 13 is a wavefront aberration diagram of the same beam expander.

【図14】ビームエキスパンダの第3例を示すレンズ構
成図である。
FIG. 14 is a lens configuration diagram showing a third example of a beam expander.

【図15】同ビームエキスパンダの縦収差図である。FIG. 15 is a longitudinal aberration diagram of the beam expander.

【図16】同ビームエキスパンダの横収差図である。FIG. 16 is a lateral aberration diagram of the beam expander.

【図17】同ビームエキスパンダの波面収差図である。FIG. 17 is a wavefront aberration diagram of the same beam expander.

【図18】ビームエキスパンダの第4例を示すレンズ構
成図である。
FIG. 18 is a lens configuration diagram showing a fourth example of a beam expander.

【図19】同ビームエキスパンダの縦収差図である。FIG. 19 is a longitudinal aberration diagram for the beam expander.

【図20】同ビームエキスパンダの横収差図である。FIG. 20 is a lateral aberration diagram of the same beam expander.

【図21】同ビームエキスパンダの波面収差図である。FIG. 21 is a wavefront aberration diagram of the same beam expander.

【図22】ビームエキスパンダの第5例を示すレンズ構
成図である。
FIG. 22 is a lens configuration diagram showing a fifth example of a beam expander.

【図23】同ビームエキスパンダの縦収差図である。FIG. 23 is a longitudinal aberration diagram for the beam expander.

【図24】同ビームエキスパンダの横収差図である。FIG. 24 is a lateral aberration diagram for the beam expander.

【図25】同ビームエキスパンダの波面収差図である。FIG. 25 is a wavefront aberration diagram of the same beam expander.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 レーザ測量装置(ビーム投射装置) 15 回転投光部(投光部) 20 中空部材 20a 20b レーザ光光路 23 半導体レーザ(光源) 24 コリメートレンズ 30 円筒部材(レンズ支持部材、調整手段) 31 第1レンズ群 32 第2レンズ群 35 ペンタプリズム(反射手段) 56 レンズ移動スクリュー(調整手段) 57 レンズ移動ナット(調整手段) 59 レンズ移動モータ(調整手段) 60 ピニオン 61 伝達ギヤ 62 リンク(調整手段) 63 挿入窓 101 102 103 104 レンズ B ビームエキスパンダ(ビーム径変換光学系) a 回転軸 11 Laser Surveying Device (Beam Projecting Device) 15 Rotating Light Emitting Unit (Light Emitting Unit) 20 Hollow Member 20a 20b Laser Light Optical Path 23 Semiconductor Laser (Light Source) 24 Collimating Lens 30 Cylindrical Member (Lens Support Member, Adjusting Means) 31 First Lens group 32 Second lens group 35 Penta prism (reflecting means) 56 Lens moving screw (adjusting means) 57 Lens moving nut (adjusting means) 59 Lens moving motor (adjusting means) 60 Pinion 61 Transmission gear 62 Link (adjusting means) 63 Insertion window 101 102 103 104 Lens B Beam expander (beam diameter conversion optical system) a Rotation axis

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年8月24日[Submission date] August 24, 1995

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0036】図4は、コリメートレンズ24のレンズ構
成の一例を示す。このコリメートレンズ24は、レンズ
102、103、104、105を有し、焦点距離6mm
とされている。また、カバーガラス101は半導体レー
ザ23に付随しているものである。レンズ10410
とは、接合(貼合わせ)レンズとなっている。図中の
号r 1 〜r9 は、カバーガラス又はレンズ各面の曲率
半径を示し、d1 〜d8 は、カバーガラスの厚さ、レン
ズ厚若しくはレンズ間隔を示す。
FIG. 4 shows an example of the lens structure of the collimator lens 24. This collimating lens 24 is a lens
102 , 103 , 104 , 105 with a focal length of 6 mm
It has been. The cover glass 101 is a semiconductor laser.
It is attached to The 23. Lenses 104 and 10
5 is a cemented (bonded) lens. <br/> sign-r 1 ~r 9 in the figure indicates the radius of curvature of the cover glass or lens surfaces, d 1 to d 8 is the thickness of the cover glass shows lens Atsuwaka Shikuwa lens distance.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】符号の説明[Correction target item name] Explanation of code

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【符号の説明】 11 レーザ測量装置(ビーム投射装置) 15 回転投光部(投光部) 20 中空部材 20a 20b レーザ光光路 23 半導体レーザ(光源) 24 コリメートレンズ 30 円筒部材(レンズ支持部材、調整手段) 31 第1レンズ群 32 第2レンズ群 35 ペンタプリズム(反射手段) 56 レンズ移動スクリュー(調整手段) 57 レンズ移動ナット(調整手段) 59 レンズ移動モータ(調整手段) 60 ピニオン 61 伝達ギヤ 62 リンク(調整手段) 63 挿入窓102 103 104 105 レンズ B ビームエキスパンダ(ビーム径変換光学系) a 回転軸[Explanation of Codes] 11 Laser Surveying Device (Beam Projector) 15 Rotating Light Emitting Unit (Light Emitting Unit) 20 Hollow Member 20a 20b Laser Light Optical Path 23 Semiconductor Laser (Light Source) 24 Collimating Lens 30 Cylindrical Member (Lens Support Member, Adjustment) 31) First lens group 32 Second lens group 35 Penta prism (reflecting means) 56 Lens moving screw (adjusting means) 57 Lens moving nut (adjusting means) 59 Lens moving motor (adjusting means) 60 Pinion 61 Transmission gear 62 Link (Adjusting means) 63 insertion window 102 103 104 105 lens B beam expander (beam diameter conversion optical system) a rotating shaft

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図4[Name of item to be corrected] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図4】 [Figure 4]

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光束を反射手段で反射させ、
ほぼ平行光束のビームとして投射するビーム投射装置で
あって、 上記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;このコリメートレンズと反射手段の間の光路
において、このコリメートレンズ側に位置する負のパワ
ーを持つ第1レンズ群と、反射手段側に位置する正のパ
ワーを持つ第2レンズ群とを備え、上記光源からの光束
のビーム径を拡大して上記反射手段に与えるビーム径変
換光学系;及び、 このビーム径変換光学系の上記第1レンズ群と第2レン
ズ群の相対位置を、投射ビームのビームウエスト位置を
変化させるべく調整する調整手段;を備えていることを
特徴とするビーム投射装置。
1. A reflecting means reflects a light beam from a light source,
A beam projecting device for projecting a light beam as a substantially parallel light beam, the collimator lens converting a light beam from the light source into a substantially parallel light beam; a negative lens located on the collimator lens side in an optical path between the collimator lens and the reflecting means. Beam diameter conversion optics for expanding the beam diameter of the light beam from the light source and giving it to the reflecting means. System; and adjusting means for adjusting the relative position of the first lens group and the second lens group of the beam diameter conversion optical system so as to change the beam waist position of the projection beam. Beam projection device.
【請求項2】 請求項1において、第2レンズ群は、コ
リメートレンズと反射手段の間の光路に固定され、第1
レンズ群は、この光路内に該第2レンズ群に対し進退可
能に設けられた、上記調整手段の一部をなすレンズ支持
部材に支持されているビーム投射装置。
2. The first lens group according to claim 1, wherein the second lens group is fixed to an optical path between the collimating lens and the reflecting means,
The beam projecting device, wherein the lens group is supported by a lens supporting member which is provided in the optical path so as to be movable back and forth with respect to the second lens group and which is a part of the adjusting means.
【請求項3】 請求項1において、第1レンズ群は、コ
リメートレンズと反射手段の間の光路に固定され、第2
レンズ群は、この光路内に該第1レンズ群に対し進退可
能に設けられた、上記調整手段の一部をなすレンズ支持
部材に支持されているビーム投射装置。
3. The first lens group according to claim 1, being fixed to an optical path between the collimating lens and the reflecting means,
The beam projecting device, wherein the lens group is supported by a lens support member which is provided in the optical path so as to be movable back and forth with respect to the first lens group and which is a part of the adjusting means.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項において、
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。
4. The method according to claim 1, wherein
The reflecting means is provided in a light projecting section rotatable about a rotation axis, and the beam from the reflecting means is rotationally projected in a direction substantially orthogonal to the rotation axis by the rotation of the light projecting section to project a reference plane. A beam projection device characterized by being formed.
JP7043073A 1994-09-19 1995-03-02 Beam projector Pending JPH08240429A (en)

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JP7043073A JPH08240429A (en) 1995-03-02 1995-03-02 Beam projector
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JPS6399215U (en) * 1986-12-18 1988-06-27
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