JP4035800B2 - レーザー装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザー光による測定基準線や基準平面を形成することのできるレーザー測量機に係わり、特に、水平基準線及び基準平面のみならず、水平面に対して所定の角度傾斜した基準線や基準平面を形成することのできるレーザー測量機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の傾斜設定可能な回転レーザー装置には、レーザー投光部が自在に傾斜できる様にジンバル又は球面で支持される構造のものや、垂直軸及び水平軸周りに回転して傾斜設定できる様に、レーザー投光部が支持されるものがある。
【0003】
ここで図12に基づいて、レーザー投光部が、球面で支持される構造のものを説明する。レーザー投光部9100は、球面で支持されており、レーザー投光部9100に設けられた回転照射部9200から、レーザー光が基準平面上に回転照射される様に構成されている。なお回転照射部9200は、モータ9250により駆動されている。
【0004】
レーザー投光部9100は、直交する2方向に伸びるアーム9300(1方向は図示せず)をモータ9350により駆動される上下機構で上下させることにより、1方向又は2方向に傾斜可能に構成されている。このレーザー投光部9100は、本体に形成された2個の傾斜センサ9410、9420とにより、整準されている。そしてレーザー投光部9100は、整準された後に所定の方向に傾斜設定される。
【0005】
この傾斜設定は、例えば、設定傾斜角度を直接、又は2個の傾斜センサ9410、9420の出力をモータのパルス数に換算し、演算された角度に基づいて、モータ9350を駆動させることにより設定することができる。なお、適宜の傾斜検出器を採用することができる。そして、レーザー投光部9100を1方向のみ傾斜させれば、所定の方向に対する傾斜面を形成し、レーザー投光部9100を2方向傾斜させれば、複合傾斜面を形成することができる。
【0006】
次に図13に基づいて、レーザー投光部9100が垂直軸及び水平軸上で支持される構成を説明する。垂直軸周りに回動する托架部9500と、托架部9500上の水平軸周りに回動するレーザー投光部9100とから構成されている。
このレーザー投光部9100上には、回転照射部9200が設けられ、基準平面上にレーザー光を回転照射することができる。そして、レーザー投光部が球面で支持される構成と同様に、適宜の整準手段により整準されている。
【0007】
レーザー投光部9100が垂直軸及び水平軸上で支持される構成では、レーザー投光部9100の回動方向が、傾斜方向と一致する様に托架部を水平軸周りに回転させ、この托架部の回転の後、レーザー投光部9100を垂直軸周りに回転させ所定傾斜角度に傾斜させることにより、傾斜設定を行う様に構成されている。
【0008】
なお複合傾斜面は、2方向の傾斜データから複合傾斜の方向と傾斜角を演算し、演算結果に基づいて決定された方向に傾斜させることにより形成することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレーザー測量機は、傾斜設定装置の回転軸が、理想的な任意の軸を中心に回転する場合には誤差を生じさせることはないが、現実には、円滑に回転させるための軸ガタが必要であり、軸ガタの角度の換算分が傾斜誤差となるという問題点があった。
【0010】
従って、軸ガタによる傾斜誤差を小さくし、傾斜設定精度を高めることのできるレーザー測量機の出現が強く望まれていた。
【0011】
更に、球面で支持される回転レーザー装置は、傾斜を設定するための基本的構造が簡単であるため、比較的精度の高い設定が可能であるが、設定勾配に構造的限界があるため、高勾配の設定には適さないという問題点があった。
【0012】
また、垂直軸及び水平軸上で支持される回転レーザー装置は、高勾配の設定は比較的容易であるが、上述の様に、回転軸に多くの誤差が蓄積されるので、高い工作精度を要求され、コスト高となるという問題点があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、鉛直軸周りに回動する托架部と、この托架部に支持され、水平軸周りに回動するレーザー投光部と、このレーザー投光部に設けられ、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させるための回動照射部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と直交する方向にレーザー光を照射させるための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と直交する方向にレーザー光を偏向するための第1の偏向手段と、前記回動照射部に設けられ、前記第1の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向するための第2の偏向手段と、前記第1の偏向手段と前記第2の偏向手段との光路上に形成された角倍率縮小手段とから構成されている。
【0014】
更に本発明は、鉛直軸周りに回動する托架部と、この托架部に支持され、水平軸周りに回動するレーザー投光部と、このレーザー投光部に設けられ、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させるための回動照射部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と交差する方向にレーザー光を照射させるための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と直交する方向にレーザー光を偏向するための第1の偏向手段と、前記回動照射部に設けられ、前記第1の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向するための第2の偏向手段と、前記第1の偏向手段と前記第2の偏向手段との光路上に形成された角倍率縮小手段と、前記光源からのレーザー光を前記第1の偏向手段に向けて偏向するための第3の偏向手段とから構成されている。
【0016】
そして本発明の托架部には、垂直軸周りの回動を検出するための第1の回転角検出部が設けられ、前記レーザー投光部には、水平軸周りの回動を検出するための第2の回転角検出部を設ける構成にすることもできる。
【0017】
また本発明は、傾斜設定のデータと、前記第1の回転角検出部と、前記第2の回転角検出部との角度検出に基づいて、所定方向の傾斜面にレーザー光を照射する構成にすることもできる。
【0018】
更に本発明の第1の偏向手段が、XZ平面内誤差θ1 を相殺する様になっており、角倍率縮小手段が、XY平面内誤差θ2 を1/nとする構成にすることもできる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以上の様に構成された本発明は、托架部が鉛直軸周りに回動し、托架部に支持されたレーザー投光部が水平軸周りに回動し、レーザー投光部に設けられた回動照射部が、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させ、レーザー投光部に設けられた光源部が、水平軸と直交する方向にレーザー光を照射させ、レーザー投光部に設けられた第1の偏向手段が、水平軸と直交する方向にレーザー光を偏向させ、回動照射部に設けられた第2の偏向手段が、第1の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向させ、角倍率縮小手段を、第1の偏向手段と第2の偏向手段との光路上に形成する様になっている。
【0020】
また本発明は、托架部が鉛直軸周りに回動し、托架部に支持されたレーザー投光部が水平軸周りに回動し、レーザー投光部に設けられた回動照射部が、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させ、レーザー投光部に設けられた光源部が、水平軸と交差する方向にレーザー光を照射させ、レーザー投光部に設けられた第1の偏向手段が、水平軸と直交する方向にレーザー光を偏向させ、回動照射部に設けられた第2の偏向手段が、第1の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向させ、角倍率縮小手段を、第1の偏向手段と第2の偏向手段との光路上に形成し、第3の偏向手段が、光源からのレーザー光を第1の偏向手段に向けて偏向する様になっている。
【0022】
そして本発明の托架部に、垂直軸周りの回動を検出するための第1の回転角検出部を設け、レーザー投光部に、水平軸周りの回動を検出するための第2の回転角検出部を設けることもできる。
【0023】
更に本発明は、傾斜設定のデータと、第1の回転角検出部と、第2の回転角検出部との角度検出に基づいて、所定方向の傾斜面にレーザー光を照射することもできる。
【0024】
また本発明の第1の偏向手段が、XZ平面内誤差θ1 を相殺させ、角倍率縮小手段が、XY平面内誤差θ2 を1/nとすることもできる。
【0025】
【実施例】
【0026】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0027】
(原理)
【0028】
ここで、本発明の原理について説明する。
【0029】
「傾斜設定装置の回転軸ガタについて」
【0030】
まず、回転軸ガタについて説明する。
【0031】
図4に示す様に、X軸方向に回転軸700が設置されており、第1のベアリング710と第2のベアリング720とにより、回動自在に軸止されている。そして、この回転軸700(X軸)と直交する方向に、レーザー光が照射され、このレーザー照射光軸をZ軸とする。
【0032】
この回転軸700のガタによる光学系の傾斜誤差は、図5に示す様にXZ平面内誤差θ1と、図6に示すXY平面内誤差θ2となる。
【0033】
図5に示す様にXZ平面内誤差θ1 は、回転軸700が、原点を中心にXZ平面内で、角度θ1だけ回転した場合である。この場合には、照射されるレーザー 光は、Z軸から倒れることになる。
【0033】
レーザー装置では、Z軸の直角方向に向けて回転射されるため、Z軸の倒れは回転射面の倒れとなる。例えば水平面から傾いた平面が形成される。
【0034】
次に図6に示す様に、XY平面内誤差θ2 は、回転軸700が、原点を中心にXY平面内で、角度θ2だけ回転した場合である。
【0035】
軸ガタは、通常XZ平面内誤差θ1 とXY平面内誤差θ2 の誤差を有しており、XZ平面内誤差θ1 の誤差をなくすには、XY平面内誤差θ2 の誤差も除去する必要がある。XZ平面内誤差θ1 のみ補正する構造の場合には、必ず回転照射面の傾きとなる。
【0036】
「補正の原理」
【0037】
(1)XZ平面内誤差θ1の補正
【0038】
図7(a)に示す様に、水平回転軸のX軸方向から見て、レーザー光源600の出射方向と角倍率縮小手段620の光軸とが、平行な場合には、レーザー光源600からのレーザー光は、直角プリズム940よりZ軸上に反射される。直角プリズム940の性質により、XZ平面内誤差θ1 にかかわらず出射光は、入射光と平行に反射される。
【0039】
Y軸方向では、図7(b)で示す様に、入射と反射とが、等しくミラーと同様に反射される場合には、直角プリズム940からの出射光は、Z軸の傾きであるXZ平面内誤差θ1 とは反対方向にθ1 だけ傾いて、角倍率縮小手段620に入射される。
【0040】
角倍率縮小手段620は、f1:f2=2:1となるオウレンズとトツレンズとで構成される。直角プリズム940からの入射光は、2*θ1*1/2だけ傾く様に補正される。この結果、角度θ1分相殺されて、レーザー光は鉛直方向に向けられる。
【0041】
(2)XY平面内誤差θ2の補正
【0042】
図7(b)に示す様に、水平回転軸をY軸方向から見て、レーザー光源600の出射方向と角倍率縮小手段620の光軸とが、平行な場合には、XY平面内誤差θ2 はレーザー光源600から角倍率縮小手段620の光軸に反射されるレーザー光が、Z軸に対して平行にずれる様に作用する。このため、実質的な影響はなくなる。
【0043】
レーザー光源600の出射方向と角倍率縮小手段620の光軸とに傾きがある場合には、XY平面内誤差θ2 の影響があるが、この場合は、角倍率縮小手段620を採用することにより、影響する誤差を1/n(nは角縮小倍率)にすることができる。
【0044】
「実施例」
【0045】
「第1実施例」
【0046】
本第1実施例のレーザー装置10000は、図1に示す様に、所定の方向に傾斜を設定することのできるレーザー装置本体1001と、このレーザー装置本体1001を水平に載置するための自動整準部2000とから構成されている。レーザー装置本体1001は、自動整準部2000に対して連結されており、水平方向に回転自在に取り付けられている。
【0047】
またレーザー装置本体1001は、光源部1100と、対物レンズ1200と、反射部材1336と、角倍率縮小部1400と、回転照射部1500と、傾斜センサ1600と、第1の回転角検出部1700と、第2の回転角検出部1800とが備えられている。
【0048】
斜め上方に形成された光源部1100から、レーザー光が、反射部材1337に対して入射され、反射部材1336に入射されたレーザー光は、鉛直上方に反射される様に構成されている。
【0049】
反射部材1336は、反射されるレーザー光が鉛直上方となる様に、傾けて配置されている。
【0050】
そして鉛直上方には、角倍率縮小部1400が配置されている。本第1実施例の角倍率縮小部1400は、f1:f2=2:1となっている。
【0051】
レーザー装置本体1001は、図1に示す様に、垂直軸周りに回動して傾斜方向に向けるための托架部1010と、この托架部1010上にあり、鉛直軸に交わる水平軸周りに回動して傾斜を設定するためのレーザー投光部1020とから構成されている。
【0052】
托架部1010は、モータ等の適宜の回動手段から構成された托架部駆動手段8100により回動可能に構成されている。
【0053】
更にレーザー投光部1020も、モータ等の適宜の回動手段から構成されたレーザー投光部駆動手段8200により回動可能に構成されている。
【0054】
またレーザー装置本体1000は、光源部1100と、対物レンズ1200と、反射部材1336と、角倍率縮小部1400と、回転照射部1500と、傾斜センサ1600と、第1の回転角検出部1700と、第2の回転角検出部1800とが備えられている。
【0055】
光源部1100はレーザー光源であり、本実施例では、半導体レーザーが採用されているが、レーザー光を照射可能である素子であれば、何れの素子を使用することができる。
【0056】
対物レンズ1200は、光源部1100からのレーザー光を平行光線とするためのものである。本実施例では、レーザー装置本体1000の鉛直方向から斜め下方にレーザー光が照射される様に構成されている。
【0057】
なお、レーザー装置本体1001は、光源部1100からのレーザー光の射出方向を中心軸として、回動自在に構成されている。従って、レーザー装置本体1001は、水平方向と直交する面内で回転自在に取り付けられている。
【0058】
斜め上方に形成された光源部1100から、レーザー光が、反射部材1336に対して入射され、反射部材1336に入射されたレーザー光は、鉛直上方に反射される様に構成されている。
【0059】
本第1実施例の角倍率縮小部1400は、f1:f2=2:1となっており、XZ平面内誤差θ1 を相殺し、XY平面内誤差θ2 を1/2にすることができる。
【0060】
回転照射部1500は、レーザー投光部1020に設けられ、傾斜設定した基準平面上にレーザー光を回転照射させるためのものである。この回転照射部1500には、ペンタプリズム1510が固定されており、回転照射部駆動手段8300により回転可能に構成されている。レーザー光偏角部である反射部材1336により鉛直上方に反射されたレーザー光は、角倍率縮小部1400を通過した後、ペンタプリズム1510に入射される。
【0061】
ペンタプリズム1510に入射されたレーザー光は、90度偏向されて、レーザー装置本体1000に対して水平方向に反射されると共に、回転ヘッド1500の回転に伴って、水平方向に回転照射される様に構成されている。従って、基準平面内にレーザー光を照射してレーザー基準面を形成することができる。
【0062】
なおペンタプリズム1510は、第2の偏向手段に該当するものである。
【0063】
傾斜センサ1600は、第1の傾斜センサ1610と第2の傾斜センサ1620とから構成されており、レーザー装置本体1000の傾きを検出することができる。この傾斜センサ1600は、傾きを検出することができるものであれば、何れのセンサを採用することができる。本実施例では、気泡管が採用されており、第1の傾斜センサ1610と第2の傾斜センサ1620により、レーザー装置本体1000の水平に対する傾きを検出することができる。
【0064】
傾きを検出する傾斜センサ1600として例えば、図2に示す様な気泡管を用いたセンサが利用できる。このセンサは、気泡管1650の上面に2つの電極1651、1652、下面に電極1653を配置し、気泡1650aが気泡管の傾きに従って移動し、電極1651と電極1653間及び電極1652と電極1653間の静電容量C1、C2 の変化に変換し、これを検出することにより、気泡 管1650の傾きθを求めるものである。
【0065】
第1の回転角検出部1700は、托架部1010の垂直軸周り(水平方向)の回転角度を検出すると共に、傾斜方向の設定を行うためのものである。本実施例ではローター1710が、托架部1010に取り付けられており、このローター1710と対向する位置にステータ1720を配置し、ローター1710とステータ1720との間の回転角を検出する様に構成されている。第1の回転角検出部1700は、托架部1010の水平方向の回転角度を検出することが可能なものであれば、何れのセンサを使用することができる。
【0066】
第2の回転角検出部1800は、レーザー投光部1020に設けられ、水平軸周りの回転角度を検出するためのものである。本実施例ではローター1810が、レーザー投光部1020に取り付けられており、このローター1810と対向する位置にステータ1820を配置し、ローター1810とステータ1820との間の回転角を検出する様に構成されている。第2の回転角検出部1800は、レーザー投光部1020の水平軸周りの回転角度を検出することが可能なものであれば、何れのセンサを使用することができる。
【0067】
次に、図3(a)に基づいて本実施例の電気的構成を説明する。
【0068】
本実施例は、托架部駆動手段8100と、この托架部駆動手段8100を制御駆動するための托架部駆動回路8110と、レーザー投光部駆動手段8200と、このレーザー投光部駆動手段8200を駆動するためのレーザー投光部駆動回路8210と、回転照射部駆動手段8300と、この回転照射部駆動手段8300を駆動するための回転照射部駆動回路8310と、第1の回転角検出部1700と、この第1の回転角検出部1700からの信号を処理するための第1の信号処理回路1730と、第2の回転角検出部1800と、この第2の回転角検出部1800からの信号を処理するための第2の信号処理回路1830と、制御手段6000と、設定手段8500と、自動整準部2000とから構成されている。
【0069】
第1の回転角検出部1700と第2の回転角検出部1800の検出信号に基づき、制御手段6000が、所定の方向にレーザー基準面を作成させる駆動量を演算し、托架部駆動回路8110と、レーザー投光部駆動回路8210と、回転照射部駆動回路8310とを介して、托架部駆動手段8100とレーザー投光部駆動手段8200と回転照射部駆動手段8300とを駆動する様に構成されている。
【0070】
なお、設定手段8500が、所定のレーザー基準面を得るためのデータを設定する様になっている。例えば設定手段8500が、2方向の複合傾斜を設定すれば、制御手段6000が設定データに基づいた演算を行い、所定のレーザー基準面を形成させる。
【0071】
そして設定手段8500は、基準データ設定手段に該当するものである。
【0072】
更に、回転照射部駆動手段8300が第1の駆動手段に該当し、托架部駆動手段8100が第2の駆動手段に該当し、レーザー投光部駆動手段8200が第3の駆動手段に該当するものである。
【0073】
また、自動整準部2000は、第1の傾斜センサ1610と第2の傾斜センサ1620のデータに基づき、制御手段6000が、托架部1010の回転中心を鉛直方向と一致させる様にするものである。詳細は以下に説明する。
【0074】
以上の様に構成されたレーザー装置本体1000は、水平又は傾斜方向にレーザー光線を走査させるものであり、水平出し、傾斜出し等を行うことができる。即ち、水平面内に走査されるレーザー光線を、測量対象上で検出し、その到達高さから水準測量等を行ったり、傾斜方向にレーザー光線を視光させて、傾斜設定させることができる。
【0075】
自動整準部2000は、整準台2100と底板2200とからなっており、整準台2100は、3個の整準ネジ2300、2300、2300により上下動自在に支持されている。
【0076】
次に、自動整準部2000の電気系統を図3(b)に基づいて説明すると、第1の傾斜センサ1610と、第2の傾斜センサ1620と、制御手段6000と、第1のモータ駆動手段7100と、第2のモータ駆動手段7200と、第3のモータ駆動手段7300と、第1のモータ4310と、第2のモータ4320と、第3のモータ4330とからなっている。
【0077】
第1の傾斜センサ1610と第2の傾斜センサ1620とは、直交する2軸方向の傾きを検出する様に設定され、レーザー装置本体1000の傾きを検出するものである。
【0078】
第2の傾斜センサ1620と第1の傾斜センサ1610との検出により、托架部の回転中心を垂直に設定するものである。
【0079】
制御手段6000は、第1の傾斜センサ1610と第2の傾斜センサ1620の出力信号に基づき、整準台2100を基準面に設定するために必要な整準ネジ2300、2300、2300の変位量を演算するものである。即ち、第1の傾斜センサ1610と第2の傾斜センサ1620とが検出した傾き角が、両方とも0度となる様な3個の整準ネジ2300、2300、2300の移動量をそれぞれ計算するものである。
【0080】
制御手段6000は、それぞれの整準ネジ2300、2300、2300の移動量に相当する制御信号を、対応する第1、2、3のモータ駆動手段7100、7200、7300に送出する。第1、2、3のモータ駆動手段7100、7200、7300は、図示せぬコネクタを介して制御手段6000からの制御信号に基ずき、モータ4310、4320、4330を回動させるための電力を発生させる様になっている。
【0081】
モータ4310、4320、4330は、モータ駆動手段7100、7200、7300から供給された電力により整準ネジ2300、2300、2300を回動させ、整準台2100の傾きを修正する。そして、第1の傾斜センサ1610と第2の傾斜センサ1620は、再び整準台2100の傾きを検出し、フィードバック制御を行うことにより、レーザー装置本体1000の鉛直軸を正確に鉛直に整準(基準面に設定)させることができる。なお、任意の2個の整準ネジのみを駆動する様に構成しても、整準が可能である。
【0082】
以上の様に構成された本実施例は、自動整準部2000が採用されているので、観測者が平盤水準器を視認しながら、整準ネジ230、230、230を手動で操作することなく、レーザー装置本体1000の鉛直軸の整準を自動的に行うことができる。
【0083】
そしてレーザー装置本体1000が、XZ平面内で、角度θ1 だけ回転した場合でも、角倍率縮小部1400及び反射部材1336により、角度θ1 傾けることができ、結果的に角度θ1 分相殺して補正することができる。
【0084】
更に、レーザー装置本体1000が、XY平面内で、θ2 だけの回転した場合でも、XY平面内誤差θ2 の影響を小さくすることができる。
【0085】
以上の様に本第1実施例のレーザー装置本体1000は、自動整準部2000により自動的に鉛直軸を整準し、XY平面内でθ2 の誤差が生じても、補正することができる。
【0086】
「第2実施例」
【0087】
本第2実施例のレーザー装置20000は、図8に示す様に、所定の方向に傾斜を設定することのできるレーザー装置本体1002と、このレーザー装置本体1002を水平に載置するための自動整準部2000とから構成されている。レーザー装置本体1002は、自動整準部2000に対して連結されており、水平方向に回転自在に取り付けられている。
【0088】
またレーザー装置本体1002は、光源部1100と、対物レンズ1200と、反射部材1336と、アナモフィックプリズム1337と、角倍率縮小部1400と、回転照射部1500と、傾斜センサ1600と、第1の回転角検出部1700と、第2の回転角検出部1800とが備えられている。
【0089】
斜め上方に形成された光源部1100から、レーザー光が、反射部材1336に対して入射され、反射部材1336に入射されたレーザー光は、適宜の反射角で反射される様に構成されている。
【0090】
反射部材1336で反射されたレーザー光は、アナモルフィックプリズム1337に入射し、透過屈折されたレーザー光が、鉛直上方に射出される様になっている。
【0091】
レーザー光源となるレーザー素子のレーザー光は、楕円形状であり、アナモルフィックプリズム1337を通すことで、略円形状に補正することもできる。
【0092】
そして鉛直上方には、角倍率縮小部1400が配置されている。本第2実施例の角倍率縮小部1400は、f1:f2=2:1となっており、XZ平面内誤差 θ1を補正するものである。
【0093】
第2実施例のその他の構成、効果、作用等は、第1実施例と同様であるから、説明を省略する。
【0094】
「第3実施例」
【0095】
本第3実施例のレーザー装置30000は、図9に示す様に、所定の方向に傾斜を設定することのできるレーザー装置本体1003と、このレーザー装置本体1003を水平に載置するための自動整準部2000とから構成されている。レーザー装置本体1003は、自動整準部2000に対して連結されており、水平方向に回転自在に取り付けられている。
【0096】
またレーザー装置本体1003は、光源部1100と、対物レンズ1200と、反射部材1336と、ミラー部材1338と、角倍率縮小部1400と、回転照射部1500と、傾斜センサ1600と、第1の回転角検出部1700と、第2の回転角検出部1800とが備えられている。
【0097】
斜め上方に形成された光源部1100から、レーザー光が、反射部材1336に対して入射され、反射部材1336に入射されたレーザー光は、適宜な角度で上方に反射される様に構成されている。
【0098】
反射部材1336から射出されたレーザー光は、ミラー部材1338に入射し、ミラー部材1338で反射されたレーザー光は、鉛直上方に向く様に構成されている。
【0099】
従って、ミラー部材1338で反射されたレーザー光が、鉛直上方に向かう様に、ミラー部材1338を傾斜させて構成されている。
【0100】
そして鉛直上方には、角倍率縮小部1400が配置されている。本第3実施例の角倍率縮小部1400は、f1:f2=2:1となっており、XZ平面内誤差 θ1を相殺することができる。
【0101】
第3実施例のその他の構成、効果、作用等は、第1〜3実施例と同様であるから、説明を省略する。
【0102】
「第4実施例」
【0103】
本第4実施例のレーザー装置40000は、図10(a)と図10(b)に示す様に、所定の方向に傾斜を設定することのできるレーザー装置本体1004と、このレーザー装置本体1004を水平に載置するための自動整準部2000とから構成されている。レーザー装置本体1004は、自動整準部2000に対して連結されており、水平方向に回転自在に取り付けられている。
【0104】
またレーザー装置本体1004は、光源部1100と、対物レンズ1200と、直角ミラー1335と、角倍率縮小部1400と、回転照射部1500と、傾斜センサ1600と、第1の回転角検出部1700と、第2の回転角検出部1800とが備えられている。
【0105】
上方に形成された光源部1100から、レーザー光が、直角ミラー1335に対して入射され、直角ミラー1335に入射されたレーザー光は、直角ミラー1335内で90度偏向されて反射され、更に、もう1度90度偏向されて上方に反射され、入射光と反射光とは水平軸回りに平行となる様に構成されている。
【0106】
そして鉛直上方には、角倍率縮小部1400が配置されている。本第4実施例の角倍率縮小部1400は、f1:f2=2:1となっており、XZ平面内誤差 θ1を相殺するものである。
【0107】
なお、光源部1100から直角ミラー1335に至る光路と、直角ミラー1335から角倍率縮小部1400に至る光路を平行にすることから、XY平面内誤差θ2 は、レーザー光をZ軸に対して平行にずらすことになる。平行ずれとなるため、XY平面内誤差θ2 は補正され、実質的な影響はない。
【0108】
第4実施例のその他の構成、効果、作用等は、第1〜3実施例と同様であるから、説明を省略する。
【0109】
「変形例」
【0110】
本変形例のレーザー装置50000は、図11(a)と図11(b)に示す様に、所定の方向に傾斜を設定することのできるレーザー装置本体1005と、このレーザー装置本体1005を水平に載置するための自動整準部2000とから構成されている。レーザー装置本体1000は、自動整準部2000に連結されており、水平方向に回転自在に取り付けられている。
【0111】
レーザー装置本体1005は、図11に示す様に、垂直軸周りに回動して傾斜方向に向けるための托架部1010と、この托架部1010上にあり、鉛直軸に交わる水平軸周りに回動して傾斜を設定するためのレーザー投光部1020とから構成されている。
【0112】
托架部1010は、モータ等の適宜の回動手段から構成された托架部駆動手段8100により回動可能に構成されている。
【0113】
更にレーザー投光部1020も、モータ等の適宜の回動手段から構成されたレーザー投光部駆動手段8200により回動可能に構成されている。
【0114】
またレーザー装置本体1005は、光源部1100と、対物レンズ1200と、直角ミラー1335と、角倍率縮小部1400と、回転照射部1500と、傾斜センサ1600と、第1の回転角検出部1700と、第2の回転角検出部1800とが備えられている。
【0115】
光源部1100はレーザー光源であり、本実施例では、半導体レーザーが採用されているが、レーザー光を照射可能である素子であれば、何れの素子を使用することができる。
【0116】
対物レンズ1200は、光源部1100からのレーザー光を平行光線とするためのものである。本実施例では、レーザー装置本体1005の鉛直方向から斜め下方にレーザー光が照射される様に構成されている。
【0117】
なお、レーザー装置本体1005は、光源部1100からのレーザー光の射出方向を中心軸として、回動自在に構成されている。従って、レーザー装置本体1000は、水平方向と直交する面内で回転自在に取り付けられている。
【0118】
直角ミラー1335は、レーザー補正部に該当するものであり、直角プリズム1330が採用されている。
【0119】
斜め上方に形成された光源部1100から、レーザー光が、直角ミラー1335に対して入射され、直角ミラー1335に入射されたレーザー光は、鉛直上方に反射される様に構成されている。
【0120】
即ち、直角ミラー1335は、光源部1100からのレーザー光を、レーザー装置本体1000の鉛直上方に反射し、レーザー装置本体1000の鉛直上方にレーザー光を反射させると共に、XZ平面内誤差θ1の補正するためのものである。このXZ平面内誤差θ1の補正は、前述の「角倍率縮小手段950の原理(XY平面内誤差θ1の補正)」で説明したものであり、XZ平面内で、角度θ1 だけ回転した場合でも、直角ミラー1335と角倍率縮小部1400とで、角度θ1 傾けることができ、結果的に角度θ1 分相殺して補正することができる。
【0121】
なお、直角ミラー1335は、レーザー補正部と共に、第1の偏向手段にも該当するものである。
【0122】
本変形例の角倍率縮小部1400は、f1:f2=2:1となっている。
【0123】
以上の様に構成された本変形例は、自動整準部2000が採用されているので、観測者が平盤水準器を視認しながら、整準ネジ230、230、230を手動で操作することなく、レーザー装置本体1005の鉛直軸の整準を自動的に行うことができる。
【0124】
そしてレーザー装置本体1005が、XZ平面内で、角度θ1 だけ回転した場合でも、レーザー光偏角部である直角ミラー1335により角度θ1 傾けることができ、結果的に角度θ1 分相殺して補正することができる。
【0125】
更に、レーザー装置本体1005が、XY平面内で、θ2 だけの回転した場合でも、レーザー光源600が水平軸回りに平行に設けることにより、XY平面内誤差θ2 を補正することができる。
【0126】
以上の様に本変形例のレーザー装置本体1005は、自動整準部2000により自動的に鉛直軸を整準し、XZ平面内で角度θ1 の誤差が生じても相殺し、XY平面内でθ2 の誤差が生じても、補正することができる。
【0127】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、鉛直軸周りに回動する托架部と、この托架部に支持され、水平軸周りに回動するレーザー投光部と、このレーザー投光部に設けられ、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させるための回動照射部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と直交する方向にレーザー光を照射させるための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と直交する方向にレーザー光を偏向するための第1の偏向手段と、前記回動照射部に設けられ、前記第1の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向するための第2の偏向手段と、前記第1の偏向手段と前記第2の偏向手段との光路上に形成された角倍率縮小手段とからなるので、球面で支持されるタイプの回転レーザー装置でも、高勾配の設定が可能であり、垂直軸及び水平軸上で支持されるタイプの回転レーザー装置でも、回転軸に多くの誤差が蓄積されることなく、コスト安で高精度のレーザー装置を提供できるという卓越した効果がある。
【0128】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例であるレーザー装置1001を説明する図である。
【図2】傾斜センサ1600を説明する図である。
【図3(a)】本実施例の電気的構成を説明する図である。
【図3(b)】自動整準部2000の電気系統を説明する図である。
【図4】傾斜設定装置の回転軸ガタについて説明する図である。
【図5】XZ平面内誤差θ1 を説明する図である。
【図6】XY平面内誤差θ2 を説明する図である。
【図7(a)】XZ平面内誤差θ1 の補正を説明する図である。
【図7(b)】XZ平面内誤差θ1 の補正を説明する図である。
【図8】本発明の第2実施例であるレーザー装置1002を説明する図である。
【図9】本発明の第3実施例であるレーザー装置1003を説明する図である。
【図10(a)】本発明の第4実施例であるレーザー装置1004を説明する図である。
【図10(b)】本発明の第4実施例であるレーザー装置1004を説明する図である。
【図11(a)】本発明の変形例であるレーザー装置1005を説明する図である。
【図11(b)】本発明の変形例であるレーザー装置1005を説明する図である。
【図12】従来技術を説明する図である。
【図13】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
10000 第1実施例のレーザー装置
20000 第2実施例のレーザー装置
30000 第3実施例のレーザー装置
40000 第4実施例のレーザー装置
50000 変形例のレーザー装置
1001 第1実施例のレーザー装置本体
1002 第2実施例のレーザー装置本体
1003 第3実施例のレーザー装置本体
1004 第4実施例のレーザー装置本体
1005 変形例のレーザー装置本体
1010 托架部
1020 レーザー投光部
1100 光源部
1200 対物レンズ
1300 レーザー光偏角部
1310 偏光ビームスピリッタ
1320 1/4波長板
1330 直角プリズム
1336 反射部材
1337 アナモフィックプリズム
1338 ミラー部材
1400 角倍率縮小部
1500 回転ヘッド
1510 ペンタプリズム
1600 傾斜センサ
1610 第1の傾斜センサ
1620 第2の傾斜センサ
1700 第1の回転角検出部
1710 ローター
1720 ステータ
1730 第1の信号処理回路
1800 第2の回転角検出部
1810 ローター
1820 ステータ
1830 第2の信号処理回路
2000 自動整準部
2100 整準台
2300 整準ネジ
4000 駆動手段
6000 制御手段
8100 托架部駆動手段
8110 托架部駆動回路
8200 レーザー投光部駆動手段
8210 レーザー投光部駆動回路
8300 回転照射部駆動手段
8310 回転照射部駆動回路
8500 設定手段
Claims (5)
- 鉛直軸周りに回動する托架部と、この托架部に支持され、水平軸周りに回動するレーザー投光部と、このレーザー投光部に設けられ、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させるための回動照射部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と直交する方向にレーザー光を照射させるための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と直交する方向にレーザー光を偏向するための第1の偏向手段と、前記回動照射部に設けられ、前記第1の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向するための第2の偏向手段と、前記第1の偏向手段と前記第2の偏向手段との光路上に形成された角倍率縮小手段とからなるレーザー装置。
- 鉛直軸周りに回動する托架部と、この托架部に支持され、水平軸周りに回動するレーザー投光部と、このレーザー投光部に設けられ、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させるための回動照射部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と交差する方向にレーザー光を照射させるための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と直交する方向にレーザー光を偏向するための第1の偏向手段と、前記回動照射部に設けられ、前記第1の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向するための第2の偏向手段と、前記第1の偏向手段と前記第2の偏向手段との光路上に形成された角倍率縮小手段と、前記光源からのレーザー光を前記第1の偏向手段に向けて偏向するための第3の偏向手段とからなるレーザー装置。
- 托架部には、垂直軸周りの回動を検出するための第1の回転角検出部が設けられ、前記レーザー投光部には、水平軸周りの回動を検出するための第2の回転角検出部が設けられている請求項1〜2記載の何れか1つであるレーザー装置。
- 傾斜設定のデータと、前記第1の回転角検出部と、前記第2の回転角検出部との角度検出に基づいて、所定方向の傾斜面にレーザー光を照射する請求項1〜3記載の何れか1つであるレーザー装置。
- 第1の偏向手段が、XZ平面内誤差θ1 を相殺する様になっており、角倍率縮小手段が、XY平面内誤差θ2 を1/nとする(nは角縮小倍率)請求項1〜4記載の何れか1つであるレーザー装置。
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