JP7178311B2 - ガイド光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、測量作業員を誘導するためのガイド光を照射するガイド光照射装置に関する。

従来から、測量の現場において、ガイド光を照射して測量用ポールを持っている測量作業者へ杭打ち点を示すガイド光照射装置が知られている。例えば、特許文献１では、水平面内で視準軸を境界として左右で異なる色の発光ダイオードを点灯させ、左右の異なる色のガイド光が均等に見える位置に測量作業員を誘導し、目標地点としての測設点近隣に迅速に移動させることができるようにしている。上下方向に長く伸びる扇状のレーザー光をガイド光に使用しており、高低差のある測量現場でもガイド光を見つけやすい。

特開２０１２－２０２８２１号

しかし、ガイド光照射光学系にシリンドリカルレンズを用いてガイド光照射範囲を上下方向に広げることによって上下方向に伸びる扇状のガイド光を作り出しており、ガイド光が拡散する分ガイド光到達距離（測量作業者がガイド光を視認できる距離）が短くなるという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、ガイド光到達距離を伸ばすと共に、ガイド光の照射範囲を上下方向に拡大したガイド光照射装置を提供する。

このため、本発明のある態様においては、測量作業員に方向を示すためのガイド光を照射するガイド光照射装置であって、照射方向を中心として左右で異なる態様のガイド光を照射する照射機を複数備え、前記複数の照射機は左右方向に並設され、前記複数の照射機の照射部が水平方向には一致するように、かつ前記複数の照射機の光軸が鉛直方向には所定方向を成すように配置され、前記複数の照射機から照射されたそれぞれのガイド光の合成光が合成ガイド光として照射されるよう構成した。

このように構成することで、左右方向に配置されたそれぞれの照射機からガイド光が照射され、遠くにあってはそれぞれの光源の明るさを足し合わせた合成ガイド光として認識されるため、ガイド光到達距離を長くでき、かつ照射機は上下方向に照射方向を向けて配置されているため、上下方向にガイド光の照射範囲を伸ばすことができる。

またある態様では、前記複数の照射機はそれぞれ、前記ガイド光の左右それぞれの態様の光を出射する一対の光源と、前記一対の光源の出射光を左右で態様が異なる光として形成する光学部材と、前記照射部として前記ガイド光を送光する投影レンズとを有するよう構成した。この態様においては、照射機はガイド光を左右で態様の異なる光として照射できる。

またある態様においては、前記複数の照射機の光軸が成す鉛直方向の所定角度は、前記照射機単一における鉛直方向の前記ガイド光の拡散角度よりも小さくなるように構成した。このように構成することで、複数のガイド光の照射範囲がカバーしない隙間の発生を防ぐことができる。

またある態様においては、前記複数の照射機の前記光照射間距離は、前記ガイド光照射装置の想定使用距離だけの離れた点から各前記光出射部までの線分の成す角度が１分以下となるように構成した。この態様においては、照射範囲が重なる範囲では、各光源から照射された光が加算されて見えるため、ガイド光の到達距離が伸長される。これにより、起伏に富んだ場所でも使用でき、かつガイド光を見つけやすいという効果が得られる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ガイド光到達距離が延伸され、かつ上下方向に伸びたガイド光が照射されるので、ガイド光を見つけやすいという効果を奏する。

第１の実施形態に係るガイド光照射装置の概要を示すための概略斜視図である。 同ガイド光照射装置に備えられる照射機であり、（Ａ）が水平断面図で、（Ｂ）が概略左側面図である。 同ガイド光照射装置を示し、照射機の配置を説明するための説明図である。（Ａ）が斜視図、（Ｂ）が正面図、（Ｃ）が左側面図である。 同ガイド光照射装置の平面図である。 同ガイド光照射機の概略左側面図であり照射光の状態や構成部材の配置を説明するための説明図である。 照射光（ガイド光）の照射範囲を説明するための平面図であり、（Ａ）は比較用で、単品の照射機から照射されるガイド光を示し、（Ｂ）は二つの照射機を備えたガイド光照射装置からの照射される合成ガイド光を示す。 第２の実施形態に係るガイド光照射装置を示し、照射機の配置を説明するための説明図である。（Ａ）が斜視図、（Ｂ）が正面図、（Ｃ）が左側面図である。 同ガイド光照射装置の平面図である。 同ガイド光照射機の概略左側面図であり照射光の状態や構成部材の配置を説明するための説明図である。 同ガイド光照射装置の照射光（ガイド光）の照射範囲を説明するための平面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（発明概要）
図１は、本発明に係るガイド光照射装置１の概要を示すための説明図である。ガイド光照射装置１は、照射方向中心を含む鉛直面を境に左右で態様の異なる光で構成される合成ガイド光ＳＧを照射可能な装置であり、測距・測角機能を備えたトータルステーション２に搭載されている。

ガイド光照射装置１は、左右に並設された照射機１０５，２０５を備える。照射機１０５，２０５それぞれから照射される光の合成光が、ガイド光ＳＧとしてガイド光照射装置１から照射される。

ガイド光照射装置１は、合成ガイド光ＳＧの照射方向と、ガイド光照射装置１の視準方向とが水平方向で略一致するように取り付けられる。トータルステーション２の視準方向の移動に合わせてガイド光照射装置１も移動するように構成されており、トータルステーション２の視準軸の鉛直面を境界として左右で態様の異なり、かつ上下方向に伸びる扇状の合成ガイド光ＳＧが照射される。

具体的な使用方法の一例としては、まずトータルステーション２を既知点に据えつけ、杭打ち点Ｐの方向を視準させ、ガイド光照射装置１により合成ガイド光ＳＧを照射する。トータルステーション２のターゲットであるプリズム３が装備されたポール４を持った作業者は、ガイド光照射装置１から見える合成ガイド光ＳＧの態様により、左右どちらへ移動すべきかを自身で判断することができる。例えば本実施形態では合成ガイド光ＳＧは作業者側からみて右側が赤色の光、左側が緑色の光となるよう構成されているため、作業者が赤色の光を確認した場合には、杭打ち点Ｐよりも右側にいることになるので、トータルステーション２と向き合って現在地より左側へ移動すればよい。このようにして合成ガイド光ＳＧの左右の色が均等に見える方向であるトータルステーション２の視準方向へと作業者は誘導される。杭打ち点Ｐへの方向誘導がなされたのち、トータルステーション２でプリズム３を測距して距離を確認することにより、杭打ち点Ｐを設定することが出来る。

合成ガイド光ＳＧは光度が高く、ガイド光照射装置１の使用範囲（作業者が合成ガイド光ＳＧを視認できる距離および範囲）は比較的広いものとなっている。また、図１に示すように、合成ガイド光ＳＧは鉛直方向に長く伸びる扇状の光であるため、図１のようにトータルステーション２設置点と杭打ち点Ｐとに高低差があっても、作業者は合成ガイド光ＳＧを視認することができる。合成ガイド光ＳＧは明るく、視認される範囲が広いため、作業者が見つけやすいものとなっている。

合成ガイド光ＳＧには、左右異なる色の光を用いる他、一方が点滅光で他方が連続光、あるいは左右で点滅周期が異なる光など、様々な態様の光を用いることができる。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るガイド光照射装置１は、左右で異なる形態のガイド光を照射可能な照射機１０５，２０５を備える。両者は同じ構成であるため、代表して照射機１０５の構成を、図２を用いて説明する。

図２は照射機１０５を示し、（Ａ）は照射機１０５の横断面図（水平断面図）、（Ｂ）は照射機１０５の照射光（ガイド光Ｇ）を示すための側面図である。図２ではガイド光の状態を説明するために照射光を着色している（後述の図５、図９も同様である）。図２（Ｂ）では発光ダイオード１０７ａ，１０７ｂを省略して光源１０７ａＳ，１０７ｂＳのみで示し、筐体も省略している（後述の図５、図９についても同様）。光源１０７ａＳ，１０７ｂＳは側面視して配置が一致するため、後方配置された一方をカッコ内に示す。後述の図も含めた各図においては、各角度は実際の比率を反映したものでなく、構成を模式的に表したものである。

図２（Ａ）に示すように、照射機１０５は光学系として、一対の発光ダイオード１０７ａ，１０７ｂ、直角ミラー１０６、集光レンズとしてコリメートレンズであるレンズ１０８を有する。これら光学系は筐体１０９に保持されている。直角ミラー１０６は反射面１０６ａ，１０６ｂを有し、両者の成す角は直角となっている。レンズ１０８が箱状の筐体１０９の先端開口部に固設され、その光軸Ｌ１上のレンズ１０８の後方焦点を通る鉛直線に反射面１０６ａ，１０６ｂの稜線が一致するように直角ミラー１０６が配置されている。

反射面１０６ａ，１０６ｂは、レンズ１０８の方を向いており、かつ光軸Ｌ１とは逆方向へ等角度傾斜している。

一方の反射面１０６ａの反射光軸Ｌａ上には赤色の発光ダイオード１０７ａが、また他方の反射面１０６ｂの反射光軸Ｌｂ上には緑色の発光ダイオード１０７ｂが、それぞれ配置されている。

赤色の発光ダイオード１０７ａの光源１０７ａＳから照射された赤色光が反射面１０６ａで、緑色の発光ダイオード１０７ｂの光源１０７ｂＳから出射された緑色光が反射面１０６ｂで、それぞれ反射し、光軸Ｌ１の鉛直線に発光色が二分された状態で、ガイド光Ｇ１としてレンズ１０８から照射される。

図２（Ｂ）に示すように、レンズ１０８から出射したガイド光Ｇ１は、光軸Ｌ１を照射方向として、鉛直方向には拡散角度（広がり角度）αで広がりながら前方に照射される。遠くからレンズ１０８を覗き込んだときの結像位置（後方焦点）に直角ミラー１０６の頂点が配置されているため、赤色と緑色の光の境界を鮮明に際立たせて投影することができる。

ガイド光照射装置１では、上記構成を有する二つの照射機１０５，２０５が左右に隣接して配置される。図３～図５は全てガイド光照射装置１を示し、図３は（Ａ）が斜視図、（Ｂ）が正面図、（Ｃ）が左側面図、図４が平面図であり、それぞれ照射機の配置についての説明図である。図５は照射光の状態や構成部材の配置を説明するための概略左側面図である。

図３に示すように、照射機１０５，２０５は左右方向に隣接して配置され、それぞれのレンズ１０８，２０８の中心を通る軸Ｘを中心として、レンズ１０８，２０８のある端部側を寄せ合うように互い違い方向に同角度回転し、その光軸Ｌ１，Ｌ２が鉛直方向には所定角度βを成すように配置される。ここで、角度βはガイド光Ｇ１，Ｇ２の鉛直方向の拡散角度α（図２参照）よりも小さくなるように調整される。このように構成することで、ガイド光Ｇ１，Ｇ２は必ず一部が重なり合うため、両者の合成光である合成ガイド光ＳＧに、照射機１０５，２０５の照射範囲でカバーされない隙間が発生することを防止できる。

図４に示すように、照射機同士の配置距離ｄ（照射機１０５，２０５のレンズ１０８，２０８の中心間距離）は、ガイド光照射装置１の想定される使用距離を想定使用距離Ａとして、想定使用距離Ａだけ離れた点から各レンズ１０８，２０８までの線分の成す角度γ（γ=tan^-1(d/A)*180/π）が１分（１／６０度）以下となるように設定する。これは、視力１．０の人の目の角度分解能（視角）は１分であるため、視角１分以下の範囲に複数の光源がある場合、これらは個々に分かれた光源ではなく、各光源を単一で見たときの明るさを足し合わせた１つの光源として見られるためである。即ち、角度γを１分以下とすることで、照射機１０５，２０５から照射された光が作業者には加算されて見え、合成ガイド光ＳＧの到達距離を伸長する効果を得ることが出来る。

想定使用距離Ａは、使用する発光ダイオードの輝度やレンズから決定される光の到達限界距離等の仕様や、要求される許容高低差等の使用条件により決定する。

図５に示すように、照射機２０５は照射機１０５と同様の構成で、直角ミラー２０６がレンズ２０８の光軸Ｌ２上に配置されており、光源２０７ａＳ，２０７ｂＳから出射した光が直角ミラー２０６により鉛直軸で左右態様の異なるガイド光Ｇ２として形成され、光軸Ｌ２に沿ってレンズ２０８から前方へ照射される。

照射機１０５，２０５は左右に並んで配置されるため、左側面図である図５では、手前側に照射機１０５，奥側に照射機２０５が配置されている。左側面視して配置の重なるレンズ１０８，２０８についても、手前側にレンズ１０８が配置されている。各構成要素は独立して互いに干渉しない。

照射機１０５，２０５からのガイド光Ｇ１，Ｇ２の合成光が、合成ガイド光ＳＧとなる。照射機１０５は上方へ向けて、照射機２０５は下方へ向けて、それぞれガイド光Ｇ１，Ｇ２を照射しているため、両者の合成光である合成ガイド光ＳＧは、上下に広がる扇状の形態となる。

図６は照射光の照射範囲を説明するための平面図である。各照射機からの照射光はハッチングで示している。（Ａ）は比較用のもので、単品の照射機１０５から照射されるガイド光Ｇ１を示し、（Ｂ）は照射機１０５，２０５を備えたガイド光照射装置１からの照射される合成ガイド光ＳＧを示す。

図６（Ａ）に示すように、単品の照射機１０５から照射されるガイド光Ｇ１は、光軸Ｌ１を含む鉛直面を基準として、左側が緑色光、右が赤色光となるように構成されている。

図６（Ｂ）に示すように、同じ構成を持つ二台の照射機１０５，２０５を左右に並設して配置したガイド光照射装置１においては、照射される合成ガイド光ＳＧは、左側に配置された照射機１０５の光軸Ｌ１より左側が緑色光、右側に配置された照射機２０５の光軸Ｌ２より右側が赤色光となる。二つの照射機からの照射光が重なる範囲については、明るさが加算されるため、合成ガイド光ＳＧは、単一の照射機を使用したガイド光Ｇ１よりも、視認される距離が長くなる。

光軸Ｌ１，Ｌ２を含む鉛直面に挟まれた幅ｄの領域については、前述の通り、この領域の幅ｄは照射機１０５，２０５のレンズ間の距離ｄであり、想定使用距離Ａからみた場合、人の目の分解能以下の距離であるため、光源は１つと認識され、緑色光と赤色光の混色光である黄色光として認識される。ただし、距離ｄは実際には数ｃｍ以下であり、想定使用距離Ａから確認される合成ガイド光の左右の幅は数ｍであることから、黄色光の領域は十分無視できる程小さいものとなっている。

上記のように構成することにより、図１に示すように、ガイド光照射装置１から、トータルステーション２の視準軸を中心として水平面上において左右で態様の異なる合成ガイド光ＳＧが照射される。二つの照射機を使用しているため、単一の照射機を使用するよりも光が明るく、人がガイド光を視認できる距離が長く、使用範囲をより広いものをすることができる。また鉛直方向に長く伸びるため、起伏のある場所でも使用することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るガイド光照射装置１０１について、図７～図１０を用いて説明する。図７～図１０はそれぞれガイド光照射装置１０１を示す。図７および図８はそれぞれガイド光照射装置に備えられる照射機の配置についての説明図であり、図７（Ａ）が斜視図、図７（Ｂ）が正面図、図７（Ｃ）が左側面図、図８が平面図である。図９は照射光の状態や構成部材の配置を説明するための概略左側面図である。

図７および図８に示すように、ガイド光照射装置１０１は、第１の実施形態での照射機１０５と同様の構成を持つ三つの照射機３０５，４０５，５０５を備える。

照射機が３以上となった場合でも第１の実施形態と同様であり、照射機３０５，４０５，５０５は左右方向に隣接して並設され、それぞれレンズ３０８，４０８，５０８のある面を合わせて配置される。それぞれのレンズ３０８，４０８，５０８の中心を通る軸Ｘを中心として、左端に配置された照射機３０５は下方へむけて角度β回転し、右端に配置された照射機５０５は上方へ向けて角度β回転し、それぞれの光軸（Ｌ３とＬ４およびＬ４とＬ５）が鉛直方向には所定角度βを成すように配置される。

照射機同士の配置距離ｄ（レンズ３０８と４０８、およびレンズ４０８と５０８の中心間距離）は、第１の実施形態同様、ガイド光照射装置１０１の想定される使用距離を想定使用距離Ａとして、想定使用距離Ａだけ離れた点から各レンズ３０８，４０８，５０８までの線分の成す角度γが１分（１／６０度）以下となるように構成されている。

図９に示すように、照射機３０５は、一対の光源３０７ａＳ，３０７ｂＳ、直角ミラー３０６、レンズ３０８を、照射機４０５は、一対の光源４０７ａＳ，４０７ｂＳ、直角ミラー４０６、レンズ４０８を、照射機５０５は、一対の光源５０７ａＳ，５０７ｂＳ、直角ミラー５０６、レンズ５０８を、それぞれ図２と同構成で有しており、それぞれの一対の光源から出射した光が直角ミラーにより左右態様の異なるガイド光Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５として形成され、各レンズから出射する。それぞれの構成部材は左右方向（図９においては奥行き方向）にオフセットされて配置されており、互いに干渉しない。

照射機３０５，４０５，５０５からのガイド光Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５の合成光が、合成ガイド光ＳＧ１としてガイド光照射装置１０１から照射される。

左側面視して、一番手前側に配置された照射機３０５のガイド光Ｇ３は水平方向より角度βだけ上方へ傾いて照射され、中央に配置された照射機４０５のガイド光Ｇ４は水平方向へ照射され、一番奥側に配置された照射機５０５のガイド光は水平方向より角度βだけ下方へ傾いて照射されるため、ガイド光Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５の合成光である合成ガイド光ＳＧ１は鉛直方向に広がる扇形の光となる。

第１の実施形態同様、鉛直方向の所定角度βは、鉛直方向のガイド光Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５の拡散角度α以下となるように構成されているため、合成ガイド光ＳＧ１がカバーしない隙間が生じることがない。

合成ガイド光ＳＧ１は鉛直方向に角度２βだけ広がりながら照射されるため、第１の実施形態の合成ガイド光ＳＧよりもさらに鉛直方向にガイド光を伸ばすことができ、より起伏のある場所等でも幅広く使用することができる。

図１０はガイド光照射装置１０１の照射光の照射範囲を説明するための平面図である。各照射機からの照射光はハッチングで示している。

図１０に示すように、ガイド光照射装置１０１から照射される合成ガイド光ＳＧ１は、平面視して、三つの照射機のうち左側に配置された照射機３０５の光軸Ｌ３より左側が緑色光、右側に配置された照射機５０５の光軸Ｌ５より右側が赤色光となる。この二色の光間に存在する、光軸Ｌ３，Ｌ５を含む鉛直面に挟まれた幅２ｄの領域については、緑色光と赤色光の混色光である黄色光として認識されるが、第１実施形態同様、その幅２ｄはやはり数ｃｍ以下であり、無視できるほど十分に小さなものである。

前述の通り、複数の照射機からの照射された光が重なる範囲については、明るさが加算されるため、単一の照射機を使用した場合よりも、光が視認される距離は長くなる。特に三つの照射機全ての照射範囲が重なる範囲では、単一の照射機１０５を使用する場合のガイド光Ｇ１や、第１の実施形態での二つの照射機による合成ガイド光ＳＧの光よりも明るく、視認される距離が長い。このため、こられの形態に比べてガイド光照射装置１０１は使用距離を伸ばすことができる。

ガイド光照射装置１０１からは、図１に示すガイド光照射装置１同様、トータルステーション２の視準軸の鉛直面を境界面として、左側に緑色光、右側に赤色光から構成され、合成ガイド光が照射されるが、合成ガイド光ＳＧよりも上下方向に伸び、かつ視認距離が長いものとなる。三つの照射機を使用することで、より使用範囲を広げることができ、作業者がより見つけやすいものとなる。

以上、本発明の好ましい実施形態について述べたが、上記の実施形態は本発明の一例である。例えば、４以上の照射機を使用しても良く、その場合、鉛直方向の所定角度をβ／２とすることで、より合成ガイド光を明るくでき、使用範囲を広くできる。

上述した変形や組み合わせは当業者の知識に基づいて行うことができ、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１ ガイド光照射装置
２ トータルステーション
３ プリズム
４ ポール
１０５，２０５，３０５，４０５，５０５ 照射機
１０６，２０６，３０６，４０６，５０６ 直角ミラー
１０７ａ，２０７ａ，３０７ａ，４０７ａ，５０７ａ （赤色）発光ダイオード
１０７ｂ，２０７ｂ，３０７ｂ，４０７ｂ，５０７ｂ （緑色）発光ダイオード
１０８，２０８，３０８，４０８，５０８ レンズ
Ａ 想定使用距離
ｄ 距離（幅）
ＳＧ 合成ガイド光
Ｌ１～Ｌ５ 光軸
Ｇ１～Ｇ５ ガイド光
α 鉛直方向の光の拡散角度
β （二つの照射方向の鉛直方向に成す）角度

Claims (4)

1. 測量作業員に方向を示すためのガイド光を照射するガイド光照射装置であって、
   照射方向を中心として左右で異なる態様のガイド光を照射する照射機を複数備え、
   前記複数の照射機は左右方向に並設され、
   前記複数の照射機の照射部が水平方向には一致するように、かつ前記複数の照射機の光軸が鉛直方向には所定方向を成すように配置され、
   前記複数の照射機から照射されたそれぞれのガイド光の合成光が合成ガイド光として照射される、
   こと特徴とするガイド光照射装置。
2. 前記複数の照射機はそれぞれ、前記ガイド光の左右それぞれの態様の光を出射する一対の光源と、前記一対の光源の出射光を左右で態様が異なる光として形成する光学部材と、前記照射部として前記ガイド光を送光する投影レンズと、を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のガイド光照射装置。
3. 前記複数の照射機の光軸が成す鉛直方向の所定角度は、前記照射機単一における鉛直方向の前記ガイド光の拡散角度よりも小さくなるように構成される、
   ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかに記載のガイド光照射装置。
4. 前記複数の照射機の前記光照射間距離は、前記ガイド光照射装置の想定使用距離だけ離れた点から各前記光出射部までの線分の成す角度が１分以下となるように構成される、
   ことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載のガイド光照射装置。

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