JPH09257479A - ガイド光方向設定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化を図りかつ方向を認識するためのガイ
ド光の出射方向と測量の視準方向とを容易かつ迅速に合
致させることができ、しかも累積誤差の小さいガイド光
方向設定装置を提供する。 【解決手段】 本発明のガイド光方向設定装置は、方向
を認識するためのガイド光Ｐを出射するガイド光出射光
学系１４を有するガイド光発生装置１２と、ガイド光Ｐ
の出射方向に対応して線状に延びる線状検出光Ｋを出射
する検出光出射光学系１５と、視準方向Ｌに対応させて
検出光出射光学系１５から離間して配置されかつ線状検
出光Ｋを検出することによりガイド光Ｐの出射方向を視
準方向Ｌに合致させる検出手段２３とを有し、線状検出
光Ｋがレーザー光Ｐ´であり、検出光出射光学系１５に
は線状検出光Ｋの延びる方向に延びてレーザー光Ｐ´を
回折させるためのスリットＳＬを有する絞り板ＳＰが設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、方向を認識するための
ガイド光を出射するガイド光発生装置から出射されたガ
イド光を視準方向に合致させることによりそのガイド光
の出射方向を規定するガイド光方向設定装置に関し、特
にトンネル掘削作業への応用が可能なガイド光方向設定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地上から一定深さの箇所にコンクリート
製のヒューム管、金属製の鋼管等のパイプを敷設する工
法として、地上から一定深さの箇所に配管用の溝を掘っ
てパイプを敷設するオープンカット工法、地上から一定
深さの箇所に配管用のトンネルを掘ってパイプを順次圧
入接続する掘削推進工法が知られているが、これらの工
法では、そのパイプの敷設方向を定めるために測量が実
施される。

【０００３】図１はそのパイプの敷設方向を定めるため
のガイド光方向設定装置の従来例を示し、その図１にお
いて、１は立て坑穴、２は地表ＧＬに設置されたセオド
ライト等の測量機、３は地表から一定深さの箇所に設置
された測量機である。地表ＧＬには下げ振り装置として
の吊架用フレーム４が設置され、この吊架用フレーム４
には２本のワイヤとしてのピアノ線５を介して重錘６が
吊架されている。その２本のピアノ線５はその重錘６に
よって互いに平行に張設される。重錘６はピアノ線５の
横振れ、縦振れ等の揺動を防止するために、粘性の高い
油等の液体７に浸漬されている。作業者はパイプ敷設計
画に従って視準方向Ｌを定め、その２本のピアノ線６、
６が重なって１本に見えるように吊架用フレーム４を操
作し、これにより視準方向を含む仮想面が形成される。
測量機３は例えばセオドライト又はレベル等からなる。
測量機３でピアノ線が重なって見えるように視準を調整
すれば、地上と地下の視準方向は一致し、視準方向が掘
削方向となる。また、測量機３の視準方向に一致したガ
イド光発生装置を設ければ、ガイド光の方向が掘削方向
となる。これにより、この測量機３の視準方向又はガイ
ド光に基づいてトンネル８の掘削作業を行えば、計画に
従ったパイプ敷設が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測量機
３又はガイド光発生装置に基づいた方向と視準方向Ｌと
を下げ振り装置を利用して合致させる従来の方向設定装
置では、この装置が大掛かりとなると共に、その視準方
向又はガイド光の方向と視準方向Ｌとを合致させて掘削
方向を設定する作業にも手間が掛かる。また、この従来
の方向設定装置では、最近の道路事情からして立て坑穴
の大きさが制約され、２本のピアノ線５、５の間隔とし
て規定される基線長を自由に大きくとれないので、地表
ＧＬから立て坑穴１への測量の写し替え、立て坑穴１か
らトンネル８への測量の写し替えを行うと、累積誤差が
大きくなるという問題もある。

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、小型化を図りかつ方向
を認識するためのガイド光の出射方向と測量の視準方向
とを容易かつ迅速に合致させることができ、しかも累積
誤差の小さいガイド光方向設定装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のガイド
光方向設定装置は、上記の課題を解決するため、方向を
認識するためのガイド光を出射するガイド光出射光学系
を有するガイド光発生装置と、前記ガイド光の出射方向
と視準方向とのいずれか一方に対応して線状に延びる線
状検出光を出射する検出光出射光学系と、ガイド光の出
射方向と視準方向とのいずれか他方に対応させてかつ前
記検出光出射光学系から離間して配置されしかも前記線
状検出光を検出することにより前記ガイド光の出射方向
を視準方向に合致させる検出手段とを有し、前記線状検
出光がレーザー光であり、前記検出光出射光学系には、
前記線状検出光の延びる方向に長く延びて前記レーザー
光を回折させるためのスリットを有する絞り板が設けら
れている。

【０００７】請求項２に記載のガイド光方向設定装置
は、前記検出光出射光学系が前記レーザー光を発生する
レーザー光源と、前記線状検出光を形成するためのシリ
ンドリカルレンズを有する光学系とからなり、前記絞り
板が前記シリンドリカルレンズの後方又は前記シリンド
リカルレンズの前方に設けられている。

【０００８】本発明の請求項１又は請求項２に記載の発
明によれば、回折現象により線状検出光の線幅を細く鮮
明にできるため、ガイド光の出射方向を視準方向に合致
させるための精度向上を図ることができる。

【０００９】請求項３に記載のガイド光方向設定装置
は、上記の課題を解決するため、方向を認識するための
ガイド光を出射するガイド光出射光学系を有するガイド
光発生装置と、前記ガイド光の出射方向と視準方向との
いずれか一方に対応して線状に延びる線状検出光を出射
する検出光出射光学系と、ガイド光の出射方向と視準方
向とのいずれか他方に対応させてかつ前記検出光出射光
学系から離間して配置されしかも前記線状検出光を検出
することにより前記ガイド光の出射方向を視準方向に合
致させる検出手段とを有し、該検出手段には前記線状検
出光が線状に延びる方向を鏡像反転させる反射系が設け
られている。

【００１０】請求項３に記載の発明によれば、線状検出
光の線状に延びる方向が鏡像反転されるので、鏡像反転
前の線状検出光の方向と鏡像反転後の線状検出光の方向
とを確認することにより、線状検出光の視準方向に対す
る方向を２倍の精度で判断できる。

【００１１】請求項４に記載のガイド光方向設定装置
は、方向を認識するためのガイド光を出射するガイド光
出射光学系を有するガイド光発生装置と前記ガイド光の
出射方向に対応して線状に延びる線状検出光を出射する
検出光出射光学系とが本体に設けられ、視準方向を境に
して配置されしかも前記線状検出光を前記検出光出射光
学系に向けて反射する一対の再帰反射板が前記本体から
離間して設けられ、前記本体は前記一対の再帰反射板に
より前記検出光出射光学系に向けて反射された前記線状
検出光を検出する検出手段と該検出手段の検出出力に基
づき前記ガイド光の出射方向が前記視準方向に合致する
ように前記検出光出射光学系を回動制御する回動制御手
段とを有する。

【００１２】本発明の請求項５に記載のガイド光方向設
定装置は、方向を認識するためのガイド光を出射するガ
イド光出射光学系を有するガイド光発生装置と前記ガイ
ド光の出射方向に対応して線状に延びる線状検出光を出
射する検出光出射光学系とが本体に設けられ、視準方向
を境にして配置されしかも前記線状検出光を前記検出光
出射光学系に向けて反射する一対の再帰反射板が前記本
体から離間して二組設けられ、前記本体は前記二組の再
帰反射板により前記検出光出射光学系に向けて反射され
た前記線状検出光を検出する検出手段と該検出手段の検
出出力に基づき前記ガイド光の出射方向が前記視準方向
に合致するように前記検出光出射光学系を回動制御する
回動制御手段とを有する。

【００１３】本発明の請求項６に記載のガイド光方向設
定装置は、前記線状検出光は円偏光であり、前記二組の
再帰反射板のいずれか一方の組には４分の１波長板が設
けられ、前記検出手段には前記４分の１波長板が設けら
れている側の再帰反射板の組により反射された線状検出
光と前記４分の１波長板が設けられていない側の再帰反
射板の組により反射された線状検出光とを分離する偏光
ビームスプリッタが設けられると共に、該偏光ビームス
プリッタを透過した一組の線状検出光と該偏光ビームス
プリッタを透過した他の組の線状検出光とをそれぞれ受
光する一対の受光素子が設けられ、前記回動制御手段は
該一対の受光素子の検出出力に基づいて前記検出光出射
光学系を回動制御する。

【００１４】本発明の請求項７に記載のガイド光方向設
定装置は、方向を認識するためのガイド光を出射するガ
イド光出射光学系を有するガイド光発生装置と前記ガイ
ド光の出射方向に対応して線状に延びる線状検出光を出
射する検出光出射光学系とが本体に設けられ、前記線状
検出光を前記検出光出射光学系に向けて反射する再帰反
射板が前記本体から離間して設けられ、該再帰反射板に
は視準方向を境にその一方側に４分の１波長板が設けら
れ、前記本体は４分の１波長板が設けられた箇所の再帰
反射板により反射された線状検出光と４分の１波長板が
設けられていない箇所の再帰反射板により反射された線
状検出光とを検出する検出手段と、該検出手段の両検出
出力の差に基づき前記ガイド光の出射方向が前記視準方
向に合致するように前記検出光出射光学系を回動制御す
る回動制御手段とを有する。

【００１５】請求項４ないし請求項７に記載の発明によ
れば、検出手段が再帰反射板により反射された線状検出
光を受光し、回動制御手段はその検出手段の検出出力に
基づいてガイド光の出射方向が視準方向に合致するよう
に検出光出射光学系を自動的に回動制御する。

【００１６】請求項８に記載のガイド光方向設定装置
は、前記回動制御手段がリモートコントロール可能であ
る。請求項８に記載の発明によれば、回動制御手段がリ
モートコントロールされる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

【００１８】

【実施形態１】図２、図３は本発明に係わるガイド光方
向設定装置の概略図を示し、１０は立て坑穴、１１は地
表ＧＬに設置されたセオドライト等の測量機、１２はガ
イド光発生装置であり、ガイド光発生装置１２にはここ
ではパイプレーザー装置が用いられている。測量機１１
は立て坑穴１０上に渡された仮構造物に載置され、ガイ
ド光発生装置１２は測量機１１の真下に設置され、図示
を略す鉄板には測量機１１の真下に例えば穴が形成され
ている。

【００１９】測量機１１により視準方向Ｌが定められ
る。その図２、図３において、符号１３は視準用望遠鏡
を示している。ガイド光発生装置１２は、図３に示すよ
うに、方向を認識するためのガイド光としてのレーザー
光Ｐを出射するガイド光出射光学系１４とガイド光の出
射方向に対応して線状に延びる線状検出光Ｋを出射する
検出光出射光学系１５とを有する。ガイド光出射光学系
１４はレーザー光源１６とコリメータレンズ１７とから
大略構成される。検出光出射光学系１５はレーザー光源
１８とコリメータレンズ１９とシリンドリカルレンズ２
０とから大略構成されている。検出光出射光学系１５は
鉛直方向にレーザー光Ｐ´を出射する。そのレーザー光
Ｐ´はコリメータレンズ１９により平行光束とされる。

【００２０】コリメータレンズ１９とシリンドリカルレ
ンズ２０との間には絞り板ＳＰが設けられている。絞り
板ＳＰは図３（ロ）に示すように線状検出光Ｋが延びる
方向に長く延びるスリットＳＬを有する。このスリット
ＳＬはレーザー光Ｐ´を回折させる役割を果たし、図３
（ハ）はその回折パターンを示す。レーザー光Ｐ´はス
リットＳＬにより回折された後、シリンドリカルレンズ
２０に導かれる。シリンドリカルレンズ２０はそのレー
ザー光Ｐ´をガイド光の出射方向に対応して線状に延び
る線状検出光Ｋを形成する役割を果たすもので、レーザ
ー光Ｐ´をガイド光の出射方向に線状に拡大するパワー
を有する。線状検出光Ｋは、スリットＳＬの回折作用に
より輝度が高くてスリットＳＬの延びる方向に細長く延
びる鮮明な線状光Ｌ０となる。図３（ハ）において、符
号ＣＥはその輝度の高い線状光Ｌ０の強度分布を示して
いる。シリンドリカルレンズ２０とコリメータレンズ１
９との間に挿入する絞り板ＳＰのスリットＳＬは長方形
に限らず、同種の効果を奏する絞りであれば良い。

【００２１】シリンドリカルレンズ２０の頂部中央に
は、図４に拡大して示すように、平行平面部２１が形成
されている。この平行平面部２１を透過する線状検出光
Ｋによりスポット光Ｓが形成される。このスポット光Ｓ
は光軸中心、即ち、球心を規定する役割を果たす。その
スポット光Ｓは測量機１１の球心望遠鏡２２により確認
され、これにより測量機１１の回転中心と検出光出射光
学系１５の光軸とが合致される。測量機１１にはこれと
一体に一対の拡散板２３が間隔を開けて設けられてい
る。一対の拡散板２３を結ぶ直線Ｑの方向は視準方向Ｌ
と平行である。一対の拡散板２３は線状検出光Ｋ（線状
光Ｌ０）を検出してガイド光Ｐの出射方向を規定する検
出手段としての役割を果たす。なお、球心望遠鏡の前に
拡散板を設け、間接的にレーザースポットを視準するよ
うに構成すれば、より確認が容易となる。

【００２２】拡散板２３、２３には、図５に示すよう
に、基準目盛り２４、２４が形成されている。前述の直
線Ｑはこの基準目盛り２４、２４の頂点を結ぶことによ
り得られる。線状検出光Ｋ（線状光Ｌ０）はその拡散板
２３、２３上に投影される。作業者はその拡散板２３に
投影された線状検出光Ｋ（線状光Ｌ０）を視認しなが
ら、線状検出光Ｋ（線状光Ｌ０）が基準目盛り２４に合
致するようにガイド光発生装置１２を回動させる。これ
により、ガイド光Ｐの出射方向と視準方向Ｌとを合致さ
せることができる。図３においては、シリンドリカルレ
ンズ２０の形状が凸レンズであるが、凹レンズであって
も良い。シリンドリカルレンズ２０の形状が凸レンズの
場合焦点を結ぶが、凹レンズの場合、焦点を結ばないで
線状に拡大することになる。

【００２３】図６、図７は本発明が適用されるガイド光
発生装置１２としてのパイプレーザー装置の詳細構成を
示し、この図６、７において、３０は外フレームであ
る。その外フレーム３０には吊りフレーム３１（光学系
の本体ともいう）が固定されている。その吊りフレーム
３１の内側には水平方向に軸心を有する一対の球面座３
２が対峙して形成されている。ガイド光出射光学系１４
の一部を構成する筺体３３の両側面には球面軸部３４が
形成されている。その球面軸部３４は球面座３２に嵌合
され、これにより筺体３３は三軸方向に回動可能であ
る。その球面軸部３４はその先端が球面座３２に係合す
る球面形状とされ、その基部が円柱形状とされている。
その円柱部には揺動フレーム３５が回動可能に設けられ
ている。各球面軸部３４には水平方向で互いに反対方向
に突出するピン３６、３７が設けられている。外フレー
ム３０にはピン３６の側に左右回転駆動ユニット３８が
設けられ、ピン３７の側に捻転ユニット３９が設けられ
ている。筺体３３の後端にはピン４０が突設され、外フ
レーム３０にはこのピン４０を介して俯迎させる俯迎ユ
ニット４１が設けられている。

【００２４】左右回転駆動ユニット３８は吊りフレーム
３１に固定されたギヤボックス４２、ギヤボックス４２
から水平方向に突出するガイドシャフト４３、ガイドシ
ャフト４３と平行に延びるスクリュシャフト４４、スク
リュシャフト４４に螺合すると共にガイドシャフト４３
に摺動自在に嵌合されたスライダ４５、スクリュシャフ
ト４４をギヤボックス４２を介して回転駆動する左右調
整用のモータ４６を有する。スライダ４５にはピン３６
に摺動自在に係合する係合ピン４７が立設され、このピ
ン３６は係合ピン４７に常時当接するように図示を略す
スプリングにより付勢されている。モータ４６を回転駆
動すると、スクリュシャフト４４が回転され、スライダ
４５が水平方向に変位され、このスライダ４５の水平方
向の変位が係合ピン４７を介してピン３６に伝達され、
これにより、筺体３３（ガイド光出射光学系１４）が揺
動フレーム３５と一体に左右方向に回動される。

【００２５】捻転駆動ユニット３９は吊りフレーム３１
に固定されたギヤボックス４８、このギヤボックス４８
から鉛直下方に垂設されたガイドシャフト４９、このガ
イドシャフト４９と平行に延びるスクリュシャフト（図
示を略す）、このスクリュシャフトに螺合されると共に
ガイドシャフト４９に摺動自在に嵌合されたスライダ５
０、そのスクリュシャフトを回転駆動する捻転用のモー
タ５１を有する。スライダ５０にはピン３７に摺動自在
に係合する係合ピン５２が立設されている。ピン３７は
係合ピン５２に常時当接するようにスプリング５３によ
り下方に付勢されている。モータ５１を回転駆動する
と、スクリュシャフトが回転され、これによりスライダ
５０が上下方向に変位され、このスライダ５０の上下方
向の変位が係合ピン５２を介してピン３７に伝達され、
筺体３３（ガイド光出射光学系１４）が揺動フレーム３
５と一体に捻転回動される。

【００２６】俯迎駆動ユニット４１は外フレーム３０に
ブラケット５４を介して固定されたギヤボックス５５、
このギヤボックス５５から鉛直方向に垂設されたガイド
シャフト５６、このガイドシャフト５６と平行に延びる
スクリュシャフト（図示を略す）、このスクリュシャフ
トに螺合されると共にガイドシャフト５６に摺動自在に
嵌合されたスライダ５７、そのスクリュシャフトを回転
駆動する俯迎用のモータ５８を有する。スライダ５７に
はピン４０に摺動自在に係合する係合ピン５９が立設さ
れている。ピン４０は係合ピン５９に常時当接するよう
にスプリング６０により下方に付勢されている。モータ
５８を回転駆動すると、スクリュシャフトが回転され、
これによりスライダ５７が上下方向に変位され、このス
ライダ５７の上下方向の変位が係合ピン５９を介してピ
ン４０に伝達され、筺体３３（ガイド光出射光学系１
４）が揺動フレーム３５と一体に俯迎される。

【００２７】揺動フレーム３５の後端側にはピン３６と
平行に延びるピン６１が突設されている。このピン６１
を介して筺体３３（ガイド光出射光学系１４）を揺動フ
レーム３５に対して相対回転させてガイド光出射光学系
１４の水平方向に対する角度を設定する角度設定ユニッ
ト６２が筺体３３の側面に設けられている。この角度設
定ユニット６２は筺体３３の側面に固定されたギヤボッ
クス６３、このギヤボックス６３から鉛直方向に立設さ
れたガイドシャフト６４、このガイドシャフト６４と平
行に延びるスクリュシャフト６５、このスクリュシャフ
ト６５に螺合されると共にガイドシャフト６４に摺動自
在に嵌合されたスライダ６６、スクリュシャフト６５を
ギヤボックス６３を介して回転駆動する角度設定用のモ
ータ６７を有する。スライダ６６にはピン６１に摺動自
在に係合する係合ピン６８が突設されている。ピン６１
は係合ピン６８に常時当接するようにスプリング６８に
より下方に付勢されている。モータ６７を駆動すると、
スライダ６６が上下方向に変位し、スライダ６６の上下
方向の変位が係合ピン６８を介してピン６１に伝達さ
れ、揺動フレーム３５を筺体３３に対して俯迎させる。
この発明の実施の形態では、球面座を用いて３軸方向に
自在の構成としているが、捻転動作を除けばジンバル構
造でもよい。通常、捻転方向の回転はガイド光発生装置
１２を設置するときに手動で行っている。

【００２８】このパイプレーザー装置によるガイドレー
ザー光Ｐの傾斜の設定手順を述べる。装置を概略平行に
設置し、作動させると、後述する傾斜センサ７６とガイ
ドレーザー光Ｐが水平になるように角度設定ユニット６
２、俯迎ユニット４１が調整作動し、基準位置である水
平にセットされる。この水平を基準とし、角度設定ユニ
ット６２により揺動フレーム３５を設定角度とは逆の方
向に傾斜させる。これにより角度設定ユニット６２が傾
いた状態となる。次に、俯迎ユニット４１により傾斜セ
ンサ７６が水平になるように、角度設定ユニット６２ご
と傾斜させると、設定角度にガイドレーザー光Ｐが傾斜
する。ただし、この設定方法は傾斜センサ７６の角度検
出範囲が狭い場合であって、検出角度が広い傾斜センサ
の場合には直接傾斜させる構成とすることもできる。

【００２９】検出光出射光学系１５はここでは光源ユニ
ット６９とシリンドリカルレンズ２０とからなってい
る。絞りＳＬは、ここでは、シリンドリカルレンズ２０
の背面に設けられている。光源ユニット６９は揺動フレ
ーム３５の下部に設けられている。その光源ユニット６
９はその揺動フレーム３５の互いに対向する壁面の一方
に設けられたレーザー光源７０、その壁面の他方にレー
ザー光源７０に対向させて設けられた反射ミラー７１、
レーザー光源７０と反射ミラー７１との間に設けられた
ビームスプリッタ７２、ビームスプリッタ７２とレーザ
ー光源７０との間に配置されたコリメータレンズ１９と
から概略構成される。ビームスプリッタ７２はレーザー
光源７０を鉛直方向に上下に分割する役割を有する。上
方のみにビームを出射する場合は、ビームスプリッタ７
２に代えて反射ミラーとしても良い。

【００３０】なお、揺動フレーム３５、吊り下げフレー
ム３１、外フレーム３０の上下には鉛直方向に出射する
レーザー光Ｐ´（線状検出光Ｋ）を通過させる透孔７
３、７４、７５がそれぞれ形成されている。また、揺動
フレーム３５の上面にはガイド光の出射方向の傾斜を検
出する傾斜センサ７６、傾斜センサ７６と直交する傾斜
センサ７６´が設けられている。更に、外フレーム３０
の前面にはガイド光を通過させる透孔７７が形成されて
いる。外フレーム３０の下部には支持脚７８が設けられ
て、外フレーム３０の水平方向位置出しの粗調整を行う
ことができるようになっているが、ガイド光発生装置１
２を図２に示すスタンドに取り付ける場合には、支持脚
７８は必ずしも必要ではない。

【００３１】以上、実施形態１においては、検出光出射
光学系１５をガイド光発生装置１２に設け、拡散板２３
を測量機１１に設ける構成としたが、拡散板２３をガイ
ド光発生装置１２に設け、検出光出射光学系１５を測量
機１１に設ける構成としても良い。この場合、線状検出
光Ｋは視準方向Ｌに長く延びることになり、検出手段と
しての拡散板２３はガイド光Ｐの出射方向に対応して設
置されることとなる。また、実施形態１では、絞り板Ｓ
Ｐをコリメートレンズ１９とシリンドリカルレンズ２０
との間に設ける構成としたが、絞り板ＳＰをシリンドリ
カルレンズ２０の前方に設けても良い。

【００３２】

【実施形態２】図８は検出手段に一対の反射鏡１００
Ａ、１００Ｂを設ける構成としたものである。この反射
鏡１００Ａ、１００Ｂは線状検出光Ｋを２回反射させる
ことにより線状検出光Ｋが延びる方向を鏡像反転させる
反射系を構成している。視準方向Ｌと線状検出光Ｋの延
びる方向とが一致した場合には、反射鏡１００Ａにより
先に反射され、次に反射鏡１００Ｂにより反射されて拡
散板２３に到達する線状検出光Ｋ１の方向と、反射鏡１
００Ｂにより先に反射され、次に反射鏡１００Ａにより
反射されて拡散板２３に到達する線状検出光Ｋ２の方向
とが図８（ロ）に示すように一致するが、線状検出光Ｋ
が図８（ハ）に示すように視準方向Ｌに対して角度θだ
けずれているとすると、線状検出光Ｋ１が反射鏡１００
Ａにより反射され、反射鏡１００Ｂにより反射された際
に、その線状検出光Ｋ１の延びる方向が空間的に鏡像反
転される。符号Ｋ１´はその空間的に鏡像反転された線
状検出光を示している。線状検出光Ｋ２が反射鏡１００
Ｂにより反射され、反射鏡１００Ａにより反射された際
も同様である。従って、拡散板２３には反射鏡１００
Ａ、１００Ｂの２回反射により視準方向Ｌに対して鏡像
反転された線状検出光Ｋ１´、Ｋ２´が線状検出光Ｋ
１、Ｋ２と共に到達することとなり、線状検出光Ｋ１、
Ｋ２の延びる方向と線状検出光Ｋ１´、Ｋ２´の延びる
方向との角度を確認することにより視準方向Ｌに対する
線状検出光Ｋの延びる方向を２倍の精度で確認できる。

【００３３】

【実施形態３】図９、図１０は本発明に係わるガイド光
設定装置の実施形態３の説明図であって、測量機１１に
は視準方向Ｌを境に対称に配設された一対の再帰反射板
１０１Ａ、１０１Ｂが設けられている。この一対の再帰
反射板１０１Ａ、１０１Ｂは検出光出射光学系１５の光
軸Ｏ１を境に対称位置に二組設けられているが、一方の
組の再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂはマスクされてお
り、ここでは使用されていない。検出光出射光学系１５
はコリメートレンズ１９とシリンドリカルレンズ２０と
の間に穴空きミラーＨＭを有し、符号ＨＯはその穴部を
示している。レーザー光Ｐ´はその穴部ＨＯを通ってシ
リンドリカルレンズ２０により線状光束Ｋとされて、再
帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂに導かれる。再帰反射板１
０１Ａ、１０１Ｂの構造は例えば特開平７−８３６５６
号公報により公知であるので、その詳細な説明は省略す
る。

【００３４】線状光束Ｋはその再帰反射板１０１Ａ、１
０１Ｂにより反射されて、反射光束Ｋ´となり、再帰反
射板１０１Ａ、１０１Ｂへの入射方向と同方向に戻り、
検出光出射光学系１５に達する。その反射光束Ｋ´は穴
開きミラーＨＭの反射面により反射されて集光レンズ１
０２に向けられる。集光レンズ１０２はその反射光束Ｋ
´を受光素子に受光される。その受光素子１０３の受光
出力は回動制御手段１０４に入力される。

【００３５】回動制御手段１０４は図７に示すモータ４
６を回転制御する役割を有する。モータ４６を等速往復
回転させると、図９（イ）に示すように、線状光束Ｋが
例えば、角度θの範囲で振られることになり、線状光束
Ｋはこの角度θで振られる間に再帰反射板１０１Ａ、１
０１Ｂにより反射され、この反射光束Ｋ´が受光素子１
０３により受光される。その受光素子１０３の検出出力
ｑ１、ｑ２が図９（ハ）に示されている。検出光出射光
学系１５の光軸Ｏ１が視準方向Ｌに一致しているとした
場合、線状光束Ｋ１を往復して振らせることにより得ら
れた時間ｔ１と時間ｔ２とを平均することにより得られ
た時間ｔｍに基づきモータ４６の駆動時間を設定する
と、これにより、自動的に線状光束Ｋを視準方向Ｌに合
致させることができ、ガイド光Ｐを視準方向Ｌに合致さ
せることができる。モータ４６がエンコーダ付である場
合には、エンコーダのパルス信号を角度に換算して視準
方向に合致させることができる。

【００３６】

【実施形態４】図１１、図１２は本発明に係わるガイド
光設定装置の実施形態４の説明図であって、この実施形
態４では、測量機１１に視準方向Ｌを境に対称に配設さ
れた一対の再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂからなる二組
が使用される。検出光出射光学系１５には、直線偏光の
レーザー光Ｐ´を円偏光に変換し円偏光を直線偏光に変
換する４分の１波長板１０５がシリンドリカルレンズ２
０と穴開きミラーＨＭとの間に設けられている。一対の
再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂの一方の組には図１１
（イ）、図１１（ロ）に示すように、円偏光の線状光束
Ｋ（レーザー光Ｐ´）の回転方向を逆方向に変換する４
分の１波長板１０６が設けられている。直線偏光のレー
ザー光Ｐ´は穴開きミラーＨＭの穴部ＨＯを通って４分
の１波長板１０５に導かれ、この４分の１波長板１０５
により例えば光線進行方向に対して右回りの円偏光とさ
れて、４分の１波長板１０６が設けられている側の再帰
反射板１０１Ａ、１０１Ｂの組により反射された線状検
出光Ｋと４分の１波長板１０６が設けられていない側の
再帰反射板１０１Ａ、１０１Ｂの組に導かれる。４分の
１波長板１０６が設けられている側の再帰反射板１０１
Ａ、１０１Ｂの組により反射された線状検出光Ｋはその
偏光方向が４分の１波長板を通過する際に光線進行方向
に対して左回り（逆方向）に変換される。４分の１波長
板１０６が設けられていない側の再帰反射板１０１Ａ、
１０１Ｂの組により反射された線状検出光Ｋの偏光方向
は光線進行方向に対して右回りのままである。この右回
りの円偏光を有する反射光束Ｋ´と左回りの円偏光を呈
する反射光束Ｋ´とが検出光出射光学系１５に向かって
戻ることになる。その左回りの円偏光の反射光束Ｋ´と
右回りの円偏光の反射光束Ｋ´とは４分の１波長板１０
５を通過することにより直線偏光に変換されるが、互い
に直交する直線偏光となる。この互いに直交する直線偏
光を呈する反射光束Ｋ´は穴開きミラーＨＭに戻り、検
出手段の一部を構成する偏光ビームスプリッタ１０７に
至る。この偏光ビームスプリッタ１０７は互いに直交す
る直線偏光の反射光束Ｋ´を分離し、一方の光束は集光
レンズ１０２Ａに向けて透過され、他方の光束は集光レ
ンズ１０２Ｂに向けて反射され、受光素子１０３Ａ、１
０３Ｂにそれぞれ受光される。その受光素子１０３Ａ、
１０３Ｂの検出出力は回動制御手段１０４に入力され
る。その受光素子１０３Ａの検出出力ｑ１、ｑ２と受光
素子１０３Ｂの検出出力ｑ１´、ｑ２´とが図１１
（ハ）に示されている。線状光束Ｋ１を往復して振らせ
ることにより得られた時間ｔ１と時間ｔ２とを平均する
ことにより得られた時間ｔｍと時間ｔ１´と時間ｔ２´
とを平均することにより得られた時間ｔｍ´との平均に
基づきモータ４６の駆動時間を設定すると、実施形態３
と同様に、自動的に線状光束Ｋを視準方向Ｌに合致させ
ることができ、ガイド光Ｐを視準方向Ｌに合致させるこ
とができる。この実施形態４によれば、二組の再帰反射
板の検出出力に基づきガイド光Ｐを視準方向Ｌに合致さ
せることにしたので、実施形態３の場合に較べて、その
合致精度を向上させることができる。モータ４６がエン
コーダ付の場合には時間に替えて角度で求めることがで
きる。また、図１３に示すように、光軸Ｏ１を境に対称
に２個の円弧板状の再帰反射面１０１´、１０１´を設
け、視準方向Ｌを境にその一方側に、４分の１波長板１
０６´、１０６´を設ける構成とすれば、４分の１波長
板が設けられている箇所からの線状検出光Ｋの反射光束
Ｋ´に基づく検出出力と４分の１波長板が設けられてい
ない箇所からの線状検出光Ｋの反射光束Ｋ´に基づく検
出出力とは、線状検出光Ｋが視準方向Ｌに丁度

【００３７】跨っている場合（符号ＫＬで示す）には同
じとなるので、その両検出出力の差を求めることにすれ
ば、時間、角度によらず、視準方向Ｌを検出できる（詳
細な構成は、特開平７−８３６５６号公報の段落

【００２３】から段落

【００３６】まで及び図４、図５を参照）。

【００３８】なお、回動制御手段１０４を図示を略すリ
モートコントロール装置により制御することにすれば、
遠隔操作が容易となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係わるガイド光方向設定装置
は、以上説明したように構成したので、小型化を図りか
つ方向を認識するためのガイド光の出射方向と測量の視
準方向とを容易かつ迅速に合致させることができ、しか
も累積誤差を小さくできる。

【００４０】特に、請求項１、２に記載の発明によれ
ば、回折現象により線状検出光の線幅を細く鮮明にで
き、ひいてはガイド光の出射方向を視準方向に合致させ
るための精度向上を図ることができる。

【００４１】特に、請求項３に記載の発明によれば、線
状検出光の線状に延びる方向が鏡像反転されるので、鏡
像反転前の線状検出光の方向と鏡像反転後の線状検出光
の方向とを確認することにより、線状検出光の視準方向
に対する方向を２倍の精度で判断できる。

【００４２】特に、請求項４ないし請求項７に記載の発
明によれば、検出手段が再帰反射板により反射された線
状検出光を受光し、回動制御手段はその検出手段の検出
出力に基づいてガイド光の出射方向が視準方向に合致す
るように検出光出射光学系を自動的に回動制御するの
で、視準方向とガイドレーザー光の出射方向とを自動的
に合致させることができる。

【００４３】請求項８に記載の発明によれば、回動制御
手段をリモートコントロールするので、操作性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 パイプの敷設方向を定めるためのガイド光方
向設定装置の従来例を説明するための図である。

【図２】 本発明に係わるガイド光方向設定装置の概略
図を示し、立て坑穴にパイプレーザー装置を設置し、そ
の真上に測量機をセットしてパイプ敷設のためのトンネ
ルの掘削作業を示す図である。

【図３】 本発明に係わるガイド光方向設定装置の概略
図を示し、（イ）はガイド光発生装置と測量機との光学
的関係を説明するための図であり、（ロ）は絞り板の平
面図、（ハ）はレーザー光の回折パターンである。

【図４】 図３に示すシリンドリカルレンズの作用を説
明するための部分拡大図である。

【図５】 検出光出射光学系と検出手段との位置関係を
示す図であって、ガイド光の出射方向と視準方向とを合
致させる作業の説明図である。

【図６】 本発明に係わるガイド光発生装置の詳細構成
を示す図であって、正面方向から目視した断面図であ
る。

【図７】 本発明に係わるガイド光発生装置の詳細構成
を示す図であって、側面方向から目視した部分断面図で
ある。

【図８】 本発明に係わるガイド光設定装置の実施形態
２を示し、（イ）はその線状検出光の反射の概念図を示
し、（ロ）は視準方向Ｌと線状検出光Ｋの線状が延びる
方向とが一致している場合の反射系のシリンドリカルレ
ンズに対する平面的位置関係を示し、（ロ）は視準方向
Ｌと線状検出光Ｋの線状が延びる方向とが一致していな
い場合の反射系のシリンドリカルレンズに対する反射系
の平面的位置関係を示している。

【図９】 本発明の実施形態３の説明図であって、
（イ）は再帰反射板の配設状態の説明図、（ロ）は検出
光出射光学系と再帰反射板との関係を示す正面図、
（ハ）は受光素子の検出出力の説明図である。

【図１０】 図９（ロ）に示す検出光出射光学系と検出
手段と回動制御手段との関係を示す概念図である。

【図１１】 本発明の実施形態４の説明図であって、
（イ）は再帰反射板の配設状態の説明図、（ロ）は検出
光出射光学系と再帰反射板との関係を示す正面図、
（ハ）は受光素子の検出出力の説明図である。

【図１２】 図１１（ロ）に示す検出光出射光学系と検
出手段と回動制御手段との関係を示す概念図である。

【図１３】 再帰反射板の配設状態の変形例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１２…ガイド光発生装置 １４…ガイド光出射光学系 １５…検出光出射光学系 ２３…拡散板（検出手段） Ｌ…視準方向 Ｋ…線状検出光 Ｐ…ガイド光 Ｐ´…レーザー光 ＳＰ…絞り板 ＳＬ…スリット

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 方向を認識するためのガイド光を出射す
   るガイド光出射光学系を有するガイド光発生装置と、 前記ガイド光の出射方向と視準方向とのいずれか一方に
   対応して線状に延びる線状検出光を出射する検出光出射
   光学系と、 ガイド光の出射方向と視準方向とのいずれか他方に対応
   させてかつ前記検出光出射光学系から離間して配置され
   しかも前記線状検出光を検出することにより前記ガイド
   光の出射方向を視準方向に合致させる検出手段とを有
   し、前記線状検出光がレーザー光であり、前記検出光出
   射光学系には、前記線状検出光の延びる方向に長く延び
   て前記レーザー光を回折させるためのスリットを有する
   絞り板が設けられているガイド光方向設定装置。
2. 【請求項２】 前記検出光出射光学系が前記レーザー光
   を発生するレーザー光源と、前記線状検出光を形成する
   ためのシリンドリカルレンズを有する光学系とからな
   り、前記絞り板が前記シリンドリカルレンズの後方又は
   前記シリンドリカルレンズの前方に設けられている請求
   項１に記載のガイド光方向設定装置。
3. 【請求項３】 方向を認識するためのガイド光を出射す
   るガイド光出射光学系を有するガイド光発生装置と、 前記ガイド光の出射方向と視準方向とのいずれか一方に
   対応して線状に延びる線状検出光を出射する検出光出射
   光学系と、 ガイド光の出射方向と視準方向とのいずれか他方に対応
   させてかつ前記検出光出射光学系から離間して配置され
   しかも前記線状検出光を検出することにより前記ガイド
   光の出射方向を視準方向に合致させる検出手段とを有
   し、該検出手段には前記線状検出光が線状に延びる方向
   を鏡像反転させる反射系が設けられているガイド光方向
   設定装置。
4. 【請求項４】 方向を認識するためのガイド光を出射す
   るガイド光出射光学系を有するガイド光発生装置と前記
   ガイド光の出射方向に対応して線状に延びる線状検出光
   を出射する検出光出射光学系とが本体に設けられ、視準
   方向を境にして配置されしかも前記線状検出光を前記検
   出光出射光学系に向けて反射する一対の再帰反射板が前
   記本体から離間して設けられ、前記本体は前記一対の再
   帰反射板により前記検出光出射光学系に向けて反射され
   た前記線状検出光を検出する検出手段と該検出手段の検
   出出力に基づき前記ガイド光の出射方向が前記視準方向
   に合致するように前記検出光出射光学系を回動制御する
   回動制御手段とを有するガイド光方向設定装置。
5. 【請求項５】 方向を認識するためのガイド光を出射す
   るガイド光出射光学系を有するガイド光発生装置と前記
   ガイド光の出射方向に対応して線状に延びる線状検出光
   を出射する検出光出射光学系とが本体に設けられ、視準
   方向を境にして配置されしかも前記線状検出光を前記検
   出光出射光学系に向けて反射する一対の再帰反射板が前
   記本体から離間して二組設けられ、前記本体は前記二組
   の再帰反射板により前記検出光出射光学系に向けて反射
   された前記線状検出光を検出する検出手段と該検出手段
   の検出出力に基づき前記ガイド光の出射方向が前記視準
   方向に合致するように前記検出光出射光学系を回動制御
   する回動制御手段とを有するガイド光方向設定装置。
6. 【請求項６】 前記線状検出光は円偏光であり、前記二
   組の再帰反射板のいずれか一方の組には４分の１波長板
   が設けられ、前記検出手段には前記４分の１波長板が設
   けられている側の再帰反射板の組により反射された線状
   検出光と前記４分の１波長板が設けられていない側の再
   帰反射板の組により反射された線状検出光とを分離する
   偏光ビームスプリッタが設けられると共に、該偏光ビー
   ムスプリッタを透過した一組の線状検出光と該偏光ビー
   ムスプリッタを透過した他の組の線状検出光とをそれぞ
   れ受光する一対の受光素子が設けられ、前記回動制御手
   段は該一対の受光素子の検出出力に基づいて前記検出光
   出射光学系を回動制御することを特徴とする請求項５に
   記載のガイド光方向設定装置。
7. 【請求項７】 方向を認識するためのガイド光を出射す
   るガイド光出射光学系を有するガイド光発生装置と前記
   ガイド光の出射方向に対応して線状に延びる線状検出光
   を出射する検出光出射光学系とが本体に設けられ、前記
   線状検出光を前記検出光出射光学系に向けて反射する再
   帰反射板が前記本体から離間して設けられ、該再帰反射
   板には視準方向を境にその一方側に４分の１波長板が設
   けられ、前記本体は４分の１波長板が設けられた箇所の
   再帰反射板により反射された線状検出光と４分の１波長
   板が設けられていない箇所の再帰反射板により反射され
   た線状検出光とを検出する検出手段と、該検出手段の両
   検出出力の差に基づき前記ガイド光の出射方向が前記視
   準方向に合致するように前記検出光出射光学系を回動制
   御する回動制御手段とを有する。
8. 【請求項８】 前記回動制御手段をリモートコントロー
   ル可能な請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載
   のガイド光方向設定装置。