JPH10141956A

JPH10141956A - レーザ照射装置

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Publication number: JPH10141956A
Application number: JP30447196A
Authority: JP
Inventors: Michiyo Saitou; 路世斉藤; Hiroo Sugai; 博雄菅井; Shinichi Hayashise; 真一林瀬; Junichi Furuhira; 純一古平
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1998-05-29
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JP3725264B2

Abstract

(57)【要約】【課題】目視による場合でも、また受光器を使用する
場合でも、レーザ光照射位置の検出を正確且つ容易に行
う。【解決手段】レーザ照射装置１０には、レーザ発光素
子２０、レーザ光をターゲット１３に向けて照射する照
射光学系２１、ターゲット１３上でのレーザ反射光を受
光して検出する反射光検出部２３等が設けられている。
反射光検出部２３は、ターゲット１３からのレーザ反射
光に基づいてレーザ照射装置１０とターゲット１３との
距離を算出する。その算出結果に基づいて、制御部２８
は、照射光学系２１の光軸上に設けられた合焦レンズ３
３と変倍レンズ３４を光軸方向に移動させる。これによ
って、レーザ光をターゲット１３上に合焦させたり、レ
ーザ光の径をほぼ一定とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ照射装置に係
り、特に、建築内装関係や土木工事で高さ方向の基準位
置を設定するのに用いられるレーザ照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、建築内装関係や土木工事において
は、高さ方向の設定、特に基準高に基づいてラインおよ
び平面等を形成する用途に回転レーザ照射装置が用いら
れている。例えば、建築内装関係では、窓枠または天井
面の位置出し等で基準水平ラインを求める際に、また土
木工事では、盛土または切土面の基準水平面を求める際
にそれぞれ用いられている。

【０００３】このような回転レーザ照射装置では、例え
ば壁等に向かってレーザ光を照射することにより壁面上
にレーザポイントが形成され、さらにレーザ光を水平面
内で任意の角度振りながら照射することにより壁面上に
レーザラインが形成される。そして、それらのレーザポ
イントやレーザラインの位置は、目視または受光器で若
しくは両者を併用して確認され、レーザポイントは基準
点として、レーザラインは基準ラインとしてそれぞれ設
定される。

【０００４】ところで、レーザポイントやレーザライン
の位置を目視で確認する場合は、作業は主に室内での作
業に限られる。室外での作業では太陽光によりレーザ光
が確認しずらいので、受光器を用いるのが一般的であ
る。

【０００５】目視で確認する場合、レーザポイントやレ
ーザラインの輝度は高い方が良く、なるべく合焦した状
態が好ましい。またレーザ照射装置本体から遠距離に合
焦させてレーザポイントやレーザラインを得るには、照
射倍率を高倍率にする必要があり、対物レンズからの出
力レーザ径はかなり大きくなる。

【０００６】受光器によって確認する場合は、目視と異
なり極端に合焦する必要はない。逆にいえば近距離から
遠距離まで距離にかかわらず同径のレーザ径であって、
ある程度の大きさを有するレーザ径が好ましい。

【０００７】図１１は従来のレーザ照射装置における照
射光学系で、所定の対象物にレーザポイントを形成する
ためのものである。図に示すように、従来のレーザ照射
装置では対物レンズ１の径を大きく取り、レーザ発光素
子２からのレーザ光が遠距離に合焦する場合の合焦ポイ
ントを小さくするようにしている。

【０００８】また、図１２も従来のレーザ照射装置にお
ける照射光学系で、受光器の使用と共に合焦機能を備え
た、いわゆる回転レーザ照射装置の照射光学系を示して
いる。図に示すように、この照射光学系には、レーザ発
光素子３、コリメートレンズ４、合焦レンズ５、対物レ
ンズ６、及びペンタプリズム７が同一の光軸上に設けら
れ、レーザ発光素子３から発したレーザ光は、コリメー
トレンズ４、合焦レンズ５、対物レンズ６を通ってペン
タプリズム７に導かれ、ペンタプリズム７で照射方向が
ほぼ９０度偏向されるようになっている。この照射光学
系では、受光器の使用と照射対象物上に合焦させるとい
う相反する機能を備えるため、出力されるレーザ径は図
１１の場合に比べてはるかに小径である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】最近、遠距離に合焦さ
せる回転レーザ照射装置の必要性が高くなってきてい
る。例えば、建築物は壁や柱の少ないフラットフロアが
主流になりつつあり、このような建築物での内装作業等
では、遠距離に合焦させてレーザポイントやレーザライ
ンを目視で確認することにより、窓枠や天井面等の位置
出しが行われている。このためには、出力レーザ径を大
きくし、遠距離においての合焦径を小さくして、視認度
を上げる必要がある。

【００１０】一方、受光器では同径のレーザ光が望まし
く、受光器の受光部が２分割の光電変換素子から構成さ
れている場合、レーザ径はある程度の大きさがあれば、
光電変換素子のそれぞれからの出力を比較することによ
って、受光器に照射されているレーザ光の中心位置を容
易に検出することができる。ところが、合焦のような径
が小さいと、多少の位置ズレでどちらか一方の光電変換
素子だけにレーザ光が照射されることになり、レーザ光
の中心位置の検出が難しくなる。また、対物レンズに近
いと必要以上に大きく受光器を覆ってしまい検出できな
くなる。

【００１１】以上のように、受光器と目視の機能を備え
る回転レーザ照射装置の場合、受光器の使用と目視のた
めの合焦とは相反する問題があり、このような問題の生
じない回転レーザ照射装置が要望されている。

【００１２】本発明の目的は、目視による場合でも、ま
た受光器を使用する場合でも、レーザ光照射位置の検出
を正確且つ容易に行うことが可能なレーザ照射装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、レーザ照射装置本体から
所定距離を置いて配置された照射対象物に対して、レー
ザ光を水平面内で回転しながら照射するレーザ照射装置
において、前記照射対象物からのレーザ反射光に基づい
て、前記レーザ照射装置本体と照射対象物との距離を算
出する距離算出手段と、該距離算出手段での算出結果に
基づいて、前記照射対象物に照射するレーザ光の照射倍
率を変える変倍光学手段と、を備えたことを特徴として
いる。

【００１４】上記構成によれば、レーザ反射光に基づい
てレーザ照射装置本体と照射対象物との距離が算出さ
れ、その算出結果を用いることにより、レーザ光の照射
倍率を正確に設定することができる。これによって、目
視による場合は照射対象物上にレーザ光を合焦させ、ま
た受光器を使用する場合はレーザ光の径をほぼ一定とす
ることが可能となる。

【００１５】請求項２に記載の発明では、前記変倍光学
手段は、前記レーザ光を所定の距離に合焦する第１光学
部材と、該第１光学部材を透過するレーザ光の倍率を可
変する第２光学部材と、前記第１光学部材及び第２光学
部材の少なくとも一方を光軸方向に移動させる駆動手段
と、を含むことを特徴としている。

【００１６】上記構成によれば、駆動手段により第１光
学手段及び第２光学手段の少なくとも一方を光軸方向に
移動させることができる。これによって、請求項３に記
載の発明のように、照射対象物に照射するレーザ光の照
射倍率を、高倍率に切り替えたり低倍率に切り替えたり
することが可能となる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、レーザ照射装置
本体から所定距離を置いて配置された照射対象物に対し
て、レーザ光を水平面内で回転しながら照射するレーザ
照射装置において、前記レーザ光を所定の距離に合焦す
る第１光学部材と、該第１光学部材を透過するレーザ光
の倍率を可変する第２光学部材と、前記照射対象物から
のレーザ反射光に基づいて、前記レーザ照射装置本体と
照射対象物との距離を算出する距離算出手段と、該距離
算出手段での算出結果に基づいて、前記第１光学部材及
び第２光学部材の少なくとも一方を光軸方向に移動させ
る駆動手段と、を備えたことを特徴としている。

【００１８】上記構成によれば、レーザ反射光に基づい
てレーザ照射装置本体と照射対象物との距離が算出さ
れ、その算出結果に基づいて、駆動手段は第１光学部材
及び第２光学部材の少なくとも一方を光軸方向に移動さ
せる。これによって、照射対象物上にレーザ光を合焦さ
せたり、またレーザ光の径をほぼ一定としたりすること
ができる。

【００１９】請求項５に記載の発明では、前記レーザ照
射装置本体は、前記レーザ光を水平面内で任意の角度で
振りながら照射する機能も有することを特徴としてい
る。

【００２０】上記のように構成すれば、レーザ光を水平
面内で任意の角度で振りながら照射することが可能とな
り、照射対象物上にレーザポイントだけでなくレーザラ
インを形成することができる。この場合、任意の角度を
３６０度以上に設定することも可能である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の代表
例として、回転レーザ照射装置について図面を用いて説
明する。図１は、回転レーザ照射装置と、そのレーザ照
射装置からのレーザ光を反射する照射対象物としてのタ
ーゲットの外観図である。図に示すように、レーザ照射
装置１０は、本体部１１と回動部１２とを有している。
回動部１２からはターゲット１３に向かってレーザ光が
照射されており、このレーザ光によって基準面が形成さ
れる。ターゲット１３は建築構造物の壁１４等の表面に
取り付けられている。

【００２２】回動部１２は所定の方向に所定の速度で回
転しており、この回動部１２の回転に伴ってレーザ光の
照射方向は矢印Ａ方向に変化する。これにより、レーザ
光はターゲット１３を走査する。また、回動部１２から
のレーザ光は、通常、水平方向に照射されるので、回動
部１２の高さ方向の位置を所定位置に設定しておけば、
ターゲット１３上に照射されるレーザ光の高さ方向の位
置も所定位置とすることができる。

【００２３】ターゲット１３の詳細構成を図２に示す。
ターゲット１３は、基板１３１上に反射層１３２が貼設
され、この反射層１３２の約半分にλ／４複屈折部材１
３３が貼設されている。反射層１３２の露出部分には、
入射光束の偏光方向を保存して反射する偏光保存反射部
１３２ａ，１３２ｂが形成され、またλ／４複屈折部材
１３３が貼設された部分には、入射光束に対して偏光方
向を変換して反射する偏光変換反射部１３３ａ，１３３
ｂが形成されている。反射層１３２は再帰反射材から成
り、複数の微小なコーナキューブ、または球反射体等を
配したものである。また、λ／４複屈折部材１３３が貼
設された反射面は入射光束に対して偏光反射光束がλ／
２の位相差を生じさせる作用を有する。したがって、反
射光束は入射光束に対してλ／４複屈折部材１３３を２
回通過することになり、円偏光が入射すると反射光は逆
回転の円偏光となり、直線偏光が入射すると反射光は入
射光に対して直角な偏光面を有する。

【００２４】なお、以下の説明では、レーザ発光素子２
０から射出しターゲット１３に照射されるレーザ光を偏
光照射光束と、前記レーザ光のターゲット１３での反射
光を偏光反射光束と称することにする。

【００２５】本体部１１は、回動部１２からの偏光照射
光束がターゲット１３を走査したことを認識すると、回
動部１２の動作を制御して、偏光照射光束がターゲット
１３を挟む狭い範囲で往復走査を繰り返すようにする。
このとき、回動部１２は一定以上の速度で往復走査する
ことで視認の輝度を上げることができる。さらに、ター
ゲット１３の位置に偏光照射光束を合焦することで視認
性を上げることができる。

【００２６】なお、図１において、１５は本体部１１の
側面に設けられた操作及び表示部であり、この操作及び
表示部１５を操作することにより、回動部１２からの偏
光照射光束の径を変えることができる。すなわち、上記
ターゲット１３上に合焦するのに適した光束径とした
り、後述する反射光検出部（図４の２３）に対応した平
行光の光束径としたりすることができる。

【００２７】図４は本発明に係るレーザ照射装置の内部
構成図である。レーザ照射装置１０は、前述したように
本体部１１と回動部１２とを有している。本体部１１の
内部には、光源であるレーザ発光素子２０、照射光学系
２１、発光素子駆動部２２、反射光検出部２３、第一・
第二レンズアクチュエータ２４，２５、第一・第二駆動
部２６，２７、制御部（ＣＰＵ）２８、モータ駆動部２
９等が設けられている。また、照射光学系２１は、コリ
メートレンズ３０、第一λ／４複屈折部材３１、孔開き
ミラー３２、合焦レンズ３３、変倍レンズ３４、対物レ
ンズ３５から構成されており、このうち合焦レンズ３３
と変倍レンズ３４は光軸に沿って移動自在となってい
る。そして、変倍レンズ３４は第一レンズアクチュエー
タ２４に接続され、この第一レンズアクチュエータ２４
によって駆動されて光軸に沿って移動する。また合焦レ
ンズ３３は第二レンズアクチュエータ２５に接続され、
この第二レンズアクチュエータ２５によって駆動されて
光軸に沿って移動する。

【００２８】回転部１２の内部には、ペンタプリズム４
０、歯車４１，４２、モータ４３、エンコーダ４４等が
設けられている。ペンタプリズム４０は、照射光学系２
１の光軸上に設けられ、歯車４１，４２を介して伝達さ
れるモータ４３の回転駆動力により回動（または回転）
する。回動部１２はターゲット１３からの偏光反射光束
が入射するようになっており、ペンタプリズム４０に入
射した偏光反射光束は孔開きミラー３２に向けて偏向さ
れ、孔開きミラー３２は反射光検出部２３に偏光反射光
束を入射させる。

【００２９】次に、反射光検出部２３を図５を用いて説
明する。図５は、図４と同様、レーザ照射装置の内部構
成図であるが、この図５では反射光検出部２３の内部構
成を詳細に示し、第一・第二レンズアクチュエータ２
４，２５、第一・第二駆動部２６，２７、合焦レンズ３
３、変倍レンズ３４は省略してある。

【００３０】反射光検出部２３には、孔開きミラー３２
側の反射光軸上に、コンデンサレンズ５０、第二λ／４
複屈折部材５１、ピンホール５２、偏光ビームスプリッ
タ５３及び第一光電変換器５４が、それぞれ孔開きミラ
ー３２側から順次配設され、さらに偏光ビームスプリッ
タ５３の反射光軸上に第二光電変換器５５が配設されて
いる。第一光電変換器５４、第二光電変換器５５からの
出力は反射光検出回路５６に入力される。

【００３１】偏光ビームスプリッタ５３は、反射光検出
部２３に入射する偏光反射光束を分割して第一光電変換
器５４、第二光電変換器５５に入射させる。そして、照
明光学系２１から出射された偏光照射光束がλ／４複屈
折部材を２回透過して、偏光方向が変えられ本体に戻っ
てきた偏光反射光束の偏光方向と一致する光束が第一光
電変換器５４に、照明光学系２１から射出された偏光照
射光束と同方向の偏光方向で本体に戻ってきた偏光反射
光束が第二光電変換器５５に入射するように、第二λ／
４複屈折部材５１、偏光ビームスプリッタ５３が配設さ
れている。

【００３２】また、反射光検出回路５６は発振器（図示
省略）を具備し、この発振器は同期検波に必要なクロッ
ク信号を出力すると共に、発光素子駆動部２２にレーザ
発光素子２０をパルス変調するためのクロック信号を発
する。

【００３３】制御部（ＣＰＵ）２８には、エンコーダ４
４及び反射光検出部２３からの信号が入力され、ターゲ
ット１３の位置及び偏光変換反射部１３３ａ，１３３ｂ
の幅を検出し、モータ駆動部２９を介して回動部１２を
回転制御すると共に、偏光照射光束がターゲット１３を
走査している位置と距離を制御する。

【００３４】発光素子駆動部２２は、反射光検出回路５
６からパルス変調するためのクロック信号を得て、レー
ザ発光素子２０から射出される偏光照射光束をパルス変
調させる。パルス変調させることで受光信号の増幅を容
易にすると共にノイズレベルを低下させることができ
る。

【００３５】モータ駆動部２９は、制御部２８からの回
転方向信号を基に回動部１２のモータ４３を回転制御し
て偏光照射光束を走査制御する。

【００３６】操作及び表示部１５は、通常モードである
か合焦モード等を表示すると共に距離を表示しても良
い。

【００３７】次に、上記構成のレーザ照射装置の動作と
ターゲットの検出方法について説明する。レーザ発光素
子２０から射出された直線偏光の偏光照射光束は、コリ
メータレンズ３０で平行光束にされ、更に第一λ／４複
屈折部材３１を透過することで円偏光の偏光照射光束と
なる。円偏光照射光束は、孔開きミラー３２、合焦レン
ズ３３及び変倍レンズ３４を透過後にペンタプリズム４
０に導入され、更にペンタプリズム４０により９０度偏
向されてレーザ照射装置１０より射出される。

【００３８】このとき、ターゲット１３上に円偏光照射
光束を合焦させるよう操作及び表示部１５が操作されて
いれば、変倍レンズ３４を合焦に適した倍率の位置に移
動させるための制御信号が制御部２８から第一駆動部２
６に対して出力され、この制御信号に基づいて第一駆動
部２６は第一レンズアクチュエータ２４を駆動する。ま
た、受光器に円偏光照射光束を照射させるよう操作及び
表示部１５が操作されていれば、変倍レンズ３４を受光
器に適した倍率の位置に移動させるための制御信号が制
御部２８から第一駆動部２６に対して出力され、この制
御信号に基づいて第一駆動部２６は第一レンズアクチュ
エータ２４を駆動する。

【００３９】レーザ照射装置１０より射出された円偏光
照射光束は、ターゲット１３に向かって水平方向に照射
される。勿論、このときは円偏光照射光束を合焦させる
ように操作及び表示部１５は操作されている。また、ペ
ンタプリズム４０は歯車４１，４２を介してモータ４３
によって回転駆動されており、レーザ光は３６０度の全
方向に回転（または回動）しながら照射される。

【００４０】前述したように、ターゲット１３は偏光保
存反射部１３２ａ，１３２ｂと偏光変換反射部１３３
ａ，１３３ｂから構成され、偏光保存反射部１３２ａ，
１３２ｂで反射された偏光反射光束は入射偏光照射光束
の偏光状態が保存された円偏光であり、偏光変換反射部
１３３ａ，１３３ｂで反射された偏光反射光束は入射偏
光照射光束の偏光状態に対してλ／２位相のずれた円偏
光となっている。

【００４１】ターゲット１３で反射された偏光反射光束
は、ペンタプリズム４０により９０度偏向され、変倍レ
ンズ３４及び合焦レンズ３３を透過後に孔開きミラー３
２に入射し、孔開きミラー３２は反射光束をコンデンサ
レンズ５０に向けて反射する。コンデンサレンズ５０は
反射光束を収束光として第二λ／４複屈折部材５１に入
射する。円偏光で戻ってきた偏光反射光束は第二λ／４
複屈折部材５１により直線偏光に変換され、ピンホール
５２に入射する。前述したように、偏光保存反射部１３
２ａ，１３２ｂで反射された偏光反射光束と偏光変換反
射部１３３ａ，１３３ｂで反射された偏光反射光束とで
は位相がλ／２異なっているため、第二λ／４複屈折部
材５１により直線偏光に変換された２つの偏光反射光束
は偏光面が９０度異なっている。

【００４２】ピンホール５２は、レーザ照射装置１０か
ら射出された偏光照射光束に対して光軸のずれた正対し
ない反射光束、すなわちターゲット１３以外の不要反射
体からの反射光束を第一光電変換器５４、第二光電変換
器５５に入射させないようにする作用を有し、ピンホー
ル５２を通過した偏光反射光束は偏光ビームスプリッタ
５３に入射する。

【００４３】偏光ビームスプリッタ５３は、光束を直交
する偏光成分に分割する作用を有し、レーザ発光素子２
０から射出した偏光照射光束と同様の（１８０度偏光方
向が異なる）偏光反射光束を透過し、レーザ発光素子２
０から射出した偏光照射光束と９０度偏光方向が異なる
偏光反射光束を反射する。第一光電変換器５４、第二光
電変換器５５は分割された偏光反射光束をそれぞれ受光
する。

【００４４】第一光電変換器５４、第二光電変換器５５
の受光状態は、偏光変換反射部１３３ａ，１３３ｂで反
射された偏光反射光束が反射光検出部２３に入射する
と、第二λ／４複屈折部材５１と偏光ビームスプリッタ
５３の関係から、第一光電変換器５４に入射する光量の
方が第二光電変換器５５に入射する光量より多くなり、
偏光保存反射部１３２ａ，１３２ｂまたは不要反射体で
反射された偏光反射光束が反射光検出部２３に入射する
と、第二光電変換器５５に入射する光量の方が第一光電
変換器５４に入射する光量より多くなる。

【００４５】よって、第一光電変換器５４、第二光電変
換器５５への偏光反射光束の差をとることにより、図３
に示すように、偏光保存反射部１３２ａから偏光変換反
射部１３３ａへの変更点ｔ１、および偏光保存反射部１
３２ｂから偏光変換反射部１３３ｂへの変更点ｔ２を検
出することができる。

【００４６】そして、ターゲット１３を偏光照射光束が
走査した場合の出力信号ｔ３の時間を変更点ｔ１，ｔ２
に基づいて測定すると、走査速度とターゲット１３の偏
光保存反射部と偏光変換反射部の境界の間隔が既知であ
るので、レーザ照射装置１０とターゲット１３との距離
を算出することができる。

【００４７】上述の方法は距離の算出を時間測定によっ
て行ったが、レーザ光線が回転した角度をエンコーダ４
４により測定すると、同様にターゲット１３の寸法は既
知であるのでレーザ照射装置１０とターゲット１３との
距離を算出できる。そして、レーザ照射装置１０とター
ゲット１３との距離が算出されると、その算出結果は制
御部２８に入力される。制御部２８は入力され信号か
ら、レーザ照射装置１０からターゲット１３までの距離
を換算し、その距離に合焦するように、第二駆動部２８
を介して第二レンズアクチュエータ２６を駆動制御して
合焦レンズ３３を移動させる。これによって、レーザ照
射装置１０から射出したレーザ光線をターゲット１３に
合焦することができる。

【００４８】さらに、λ／４複屈折部材の有無に拘ら
ず、第一光電変換器５４の出力信号からターゲット１３
を走査した時に横切る時間を測定し、走査速度との関係
から距離を算出できる。そして、算出した距離を基に射
出した偏光照射光束をターゲット１３に合焦することが
できる。

【００４９】また、反射光検出部２３からの受光信号と
エンコーダ４４からの信号とにより、制御部２８は、モ
ータ駆動部２９を介してモータ４３の回転を制御して、
回動部１２からの偏光照射光束を３６０度の全方向に照
射させたり、ターゲット１３を挟む狭い範囲で往復走査
させたりする。さらに、制御部２８は発光素子駆動部２
２を介してレーザ発光素子２０の発光を制御（例えば周
波数変調）する。

【００５０】ここで、照射光学系２１に配置された、コ
リメートレンズ３０、合焦レンズ３３、変倍レンズ３４
及び対物レンズ３５の光学的な位置関係について説明す
る。図６及び図７はこの光学的な位置関係を示してお
り、図６は低倍率時を、図７は高倍率時をそれぞれ示し
ている。低倍率時には、変倍レンズ３４が合焦レンズ３
３から離れた位置へ移動されて、対物レンズ３５から射
出される偏光照射光束の径は比較的小さくほぼ平行光と
なっており、受光器で受光する場合に適した光束となっ
ている。高倍率時には、変倍レンズ３４が合焦レンズ３
２に接近した位置へ移動されて、対物レンズ３５から射
出される偏光照射光束の径は比較的大きくなっており、
ターゲット上に合焦させるのに適した光束となってい
る。

【００５１】また、偏光射出光束をターゲット１３上に
合焦させるには、図８に示すように、対物レンズ３５を
矢印Ｂ方向に移動させるようにしても良い。このとき、
対物レンズ３５は実質的な合焦レンズとなっている。対
物レンズ３５を移動させる量つまり繰り出し量は、図１
０（Ｂ）において、以下の（１）式で与えられる。

【００５２】 ΔＳ₁＝−ｆ₁ ² ÷（Ｓ₁＋ｆ₁）・・・・・・・・（１）ここで、ΔＳ₁：対物レンズ３５の繰り出し量Ｓ₁：対物レンズ３５から像点までの距離ｆ₁：対物レンズ３５の焦点距離である。

【００５３】図６に示したように変倍レンズ３４を移動
させる場合の繰り出し量についても説明しておく。この
場合は、図１０（Ａ）において、物点から変倍レンズ３
４までの距離Ｓ₂’の変化量が繰り出し量となる。すな
わち、変倍レンズ３４の繰り出し量は以下の（２）式で
与えられる。

【００５４】 ΔＳ₂’＝ｆ₂×β₂ ²×Δ÷（ｆ₂＋β₂×Δ）・・・・・・・・（２）ここで、ΔＳ₂’：変倍レンズ３４の繰り出し量ｆ₂ ：変倍レンズ３４の焦点距離 β₂ ：変倍レンズの倍率（Ｓ₂’／Ｓ₂） Δ ：（１）式のΔＳ₁ である。

【００５５】また、偏光照射光束をターゲット上に合焦
させるには、図９のように、合焦レンズ３３だけを矢印
Ｃ方向に移動させるようにしても良い。その他、合焦レ
ンズ３３、変倍レンズ３４、対物レンズ３５の少なくと
もいずれか一つを焦点距離の違うレンズに入れ替えて倍
率を変えることも可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ照射装置本体と照射対象物との距離を算出し、そ
の算出結果からレーザ光の照射倍率を設定しているの
で、レーザ光の照射倍率の精度が向上し、目視による場
合でも、また受光器を使用する場合でも、レーザ光照射
位置の検出を正確且つ容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ照射装置及びレーザ光が照射さ
れるターゲットを示した斜視図である。

【図２】ターゲットの拡大斜視図である。

【図３】ターゲット上での反射光の変化を示しており、
（Ａ）はターゲットの正面を、（Ｂ）は反射光の光量変
化を示した図である。

【図４】本発明のレーザ照射装置の内部構成図である。

【図５】反射光検出部を詳細に示したレーザ照射装置の
内部構成図である。

【図６】低倍率時における照射光学系内の配置図であ
る。

【図７】高倍率時における照射光学系内の配置図であ
る。

【図８】対物レンズを移動させてレーザ径を変える一例
を示した図である。

【図９】合焦レンズを移動させてレーザ径を変える一例
を示した図である。

【図１０】ビームエキスパンダを説明するためのもの
で、（Ａ）は変倍レンズを移動させた場合の、（Ｂ）は
対物レンズを移動させた場合の図である。

【図１１】所定対象物にレーザ光を照射するための、従
来技術による光学配置図である。

【図１２】従来技術による回転レーザ照射装置の光学配
置図である。

【符号の説明】

１０レーザ照射装置１１本体部１２回動部１３ターゲット１５操作及び表示部２０レーザ発光素子２１照射光学系２２発光素子駆動部２３反射光検出部２４第一レンズアクチュエータ２５第二レンズアクチュエータ２６第一駆動部２７第二駆動部２８制御部２９操作及び表示部３１第一λ／４複屈折部材３３合焦レンズ３４変倍レンズ４０ペンタプリズム４３モータ４４エンコーダ５１第二λ／４複屈折部材５３偏光ビームスプリッタ５４第一光電変換器５５第二光電変換器５６反射光検出回路

フロントページの続き (72)発明者古平純一東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ照射装置本体から所定距離を置い
て配置された照射対象物に対して、レーザ光を水平及び
垂直面内で回転しながら照射するレーザ照射装置におい
て、前記照射対象物からのレーザ反射光に基づいて、前記レ
ーザ照射装置本体と照射対象物との距離を算出する距離
算出手段と、該距離算出手段での算出結果に基づいて、
前記照射対象物に照射するレーザ光の照射倍率を変える
変倍光学手段と、を備えたことを特徴とするレーザ照射
装置。
【請求項２】前記変倍光学手段は、前記レーザ光を所
定の距離に合焦する第１光学部材と、該第１光学部材を
透過するレーザ光の倍率を可変する第２光学部材と、前
記第１光学部材及び第２光学部材の少なくとも一方を光
軸方向に移動させる駆動手段と、を含むことを特徴とす
る請求項１記載のレーザ照射装置。
【請求項３】前記変倍光学手段は、前記照射倍率を高
倍率に切り替えたり低倍率に切り替えたりする切替機能
を有することを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ
照射装置。
【請求項４】レーザ照射装置本体から所定距離を置い
て配置された照射対象物に対して、レーザ光を水平及び
垂直面内で回転しながら照射するレーザ照射装置におい
て、前記レーザ光を所定の距離に合焦する第１光学部材と、
該第１光学部材を透過するレーザ光の倍率を可変する第
２光学部材と、前記照射対象物からのレーザ反射光に基
づいて、前記レーザ照射装置本体と照射対象物との距離
を算出する距離算出手段と、該距離算出手段での算出結
果に基づいて、前記第１光学部材及び第２光学部材の少
なくとも一方を光軸方向に移動させる駆動手段と、を備
えたことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項５】前記レーザ照射装置本体は、前記レーザ
光を水平面内で任意の角度で振りながら照射する機能も
有することを特徴とする請求項１又は４記載のレーザ照
射装置。