JPH08285596A - レーザ測量機 - Google Patents
レーザ測量機Info
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- JPH08285596A JPH08285596A JP32819595A JP32819595A JPH08285596A JP H08285596 A JPH08285596 A JP H08285596A JP 32819595 A JP32819595 A JP 32819595A JP 32819595 A JP32819595 A JP 32819595A JP H08285596 A JPH08285596 A JP H08285596A
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
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Abstract
測量機の向き設定を精度よく行える様にする。 【解決手段】レーザ光線を発する発光部162と、レー
ザ光線を回転走査する回動部163と、レーザ光を水平
面に対して少なくとも1方向の任意の角度に傾斜させる
傾斜機構と、該回動部と連動してレーザ光線の射出方向
を検出する回転角検出器105と、対象反射体168か
らの反射光を検知する反射光検出部164と、該反射光
検出部からの信号から対象反射体に対する向きのずれ、
傾斜角のずれを検出すると共に向きのずれ、或は傾斜角
に関する情報を求めるアライメント表示部167とから
少なくとも成る本体部4と、該本体部からのレーザ光線
を本体部に反射する対象反射体とを少なくとも具備し、
本体部より射出したレーザ光線を走査し、走査する過程
で対象反射体から反射された反射レーザ光線より対象反
射体の中心位置を求め、本体部の向きのずれ、傾斜角の
ずれについての情報を表示し、或は求めた向きのずれ、
或は傾斜角のずれを基に自動で本体部の向き、傾斜角を
修正する。
Description
定基準平面、特に水平基準面の他に水平基準面に対して
所定の角度に傾斜した任意傾斜設定面を形成可能なレー
ザ測量機に関するものである。
為、光学式レベルに代わり、レーザ測量機が使用されて
いる。
方向に投光することによりレーザ光線により水平基準線
を形成したり、或はレーザ光線を回転するプリズムを介
して水平方向に投光し、レーザ光線により水平基準面を
形成している。
して位置出し、水平レベルの設定が行われる。例えば、
受光器でレーザ光線を検知することで基準位置を測定
し、或は内装関係の窓の取付け位置、天井の水平等の墨
出しに利用される。
で提案した様に、最近では斯かるレーザ測量機は水平レ
ベルの設定だけでなく、傾斜レベルの設定を行う場合に
も使用できる様になっており、道路の排水傾斜、道路勾
配等の工事に使用されている。
ザ測量機を、図26〜図33により説明する。
6が形成され、該凹部6の中央に支持座7が形成してあ
る。該支持座7は、円形の貫通孔8の内周を3等分した
位置に3次曲面で滑らかに***させた突起9を形成した
ものである。
光器10を落込み、該レーザ投光器10の頭部11を前
記支持座7に係合支持させる。該頭部11は下部が球面
形状をしており、この球面部11aが前記3つの突起9
に摺動自在に当接する。而して、前記レーザ投光器10
は垂線に対して如何なる方向にも自在に傾動可能に支持
される。
ータ座14には走査モータ15を設け、該走査モータ1
5の出力軸にはギア16を嵌着する。該ギア16は後述
する走査ギア17に噛合させる。
ーザ投光器10の軸心に合致させ、軸受12を介してミ
ラー保持体13を回転自在に設ける。該ミラー保持体1
3には走査ギア17を嵌着し、前記した様に走査ギア1
7をギア16に噛合させ、前記走査モータ15によって
ミラー保持体13が垂直軸心を中心に回転される様にす
る。又、ミラー保持体13にはペンタプリズム18を設
け、前記レーザ投光器10から発せられるレーザ光を投
光窓19を通して水平方向に射出する様になっている。
持棚63を設け、該センサ支持棚63に水平を検知する
傾斜検出器である固定気泡管20、固定気泡管21をそ
の方向が直角に交差する様に設ける。この固定気泡管2
0,21は、静電容量検出型の電気気泡管であり、水平
面を基準として傾斜角度に対応した電気信号を出力する
ものである。
形状のベースプレート64を固着し、該ベースプレート
64の直角頂部近傍に支柱70を立設し、該支柱70の
上端には球67を固着する。前記ベースプレート64の
上方に直角L字状の傾動基板62を配置し、該傾動基板
62の裏面L字状の頂部に円錐状の凹部99を形成し、
該凹部99に前記球67を嵌合させ、前記支柱70によ
って前記傾動基板62の頂部を支承させ、該傾動基板6
2は前記球67を中心にピポット運動を可能とする。更
に該傾動基板62と前記ベースプレート64との間にス
プリング68を設け、前記円錐状の凹部99を前記球6
7に押圧すると共に、前記傾動基板62を図26中時計
方向に付勢する。
意角設定気泡管65、任意角設定気泡管66を前記L字
形状に沿って相互に直交する線上に設ける。
に位置させ、前記軸受板72を前記レーザ投光器10よ
り突設する。前記ベースプレート64の前記支柱70を
頂点とする3角形を形成する位置に、傾動螺子52、傾
動螺子53を回転自在に立設し、該傾動螺子52と該傾
動螺子53の上端を前記軸受板72にそれぞれ回転自在
に支承させる。
ート64より下方に突設させ、該傾動螺子52の突出端
に傾動ギア54を嵌着し、傾動ギア54を後述する傾動
ギア56に噛合する。又、前記傾動螺子53の下端を前
記ベースプレート64より下方に突設させ、傾動螺子5
3の突出端に傾動ギア55を嵌着し、該傾動ギア55を
後述する傾動ギア57に噛合させる。
し、該傾動ナット48には断面円のナットピン50を突
設する。前記傾動基板62の任意角設定気泡管65側の
端面より該任意角設定気泡管65の中心線と平行に断面
円の傾動ピン60を突設し、該傾動ピン60を前記ナッ
トピン50に当接させる。更に、ベースプレート64と
前記軸受板72との間に2本の平行なガイドピン71を
掛渡して設け、該2本のガイドピン71により前記傾動
ピン60を摺動自在に挾持し、前記傾動基板62の水平
方向の回転を規制し、且前記傾動ピン60の上下方向、
及び該傾動ピン60の軸心を中心とする回転を許容す
る。
し、該傾動ナット49には断面円のナットピン51を突
設する。前記傾動基板62の任意角設定気泡管66側の
端面より該任意角設定気泡管66の中心線と平行に断面
円の傾動ピン61を突設し、該傾動ピン61を前記ナッ
トピン51に当接させる。
を垂設し、該脚柱73を介してモータベースを兼ねる傾
斜検知体23を固着する。該傾斜検知体23の上面には
傾動モータ58、傾動モータ59を設け、該傾動モータ
58の出力軸には前述した傾動ギア56を嵌着し、前記
傾動モータ59の出力軸には前述した傾動ギア57を嵌
着し、それぞれ前記傾動ギア54、傾動ギア55に噛合
させる。
反射鏡を設け、前記傾斜検知体23と対峙した位置に、
又前記ケーシング5と前記レーザ投光器10とが垂直状
態の時の該レーザ投光器10の軸心を中心に同一円周上
に所要数(本実施例では4つ)の発光素子と受光素子の
組から成る光センサ24a,24b,24c,24dを
設ける。
方向に傾動アーム25、傾動アーム26を直交させて延
出し、それぞれ前記凹部6の円錐面を貫通させて、前記
ケーシング5の内部に位置させ、両傾動アーム25、傾
動アーム26の先端に係合ピン27、係合ピン28を突
設する。該係合ピン27、該係合ピン28は円柱形状で
あり、その円柱のそれぞれの軸心は相互に直交し、前記
球面部11aの球心を通る平面内に含まれる様位置関係
を決定する。又、前記係合ピン27、前記係合ピン28
のいずれか一方、例えば係合ピン27については水平方
向の移動を規制し、上下方向にのみ移動可能とする。特
に図示しないが、前記係合ピン27を上下方向に延びる
ガイド溝に摺動自在に係合させ、或は上下方向に延びる
壁面に係合ピン27をスプリング等の付勢手段を介して
摺動自在に押圧する等の手段が考えられる。
30を設け、該棚板29にレベル調整モータ31を設
け、前記棚板30にレベル調整モータ32を設け、前記
レベル調整モータ31の回転軸に駆動ギア33、前記レ
ベル調整モータ32に駆動ギア34を嵌着する。前記係
合ピン27に直交し、ケーシング5の天井部と前記棚板
29とに掛渡るスクリューシャフト35を回転自在に設
け、該スクリューシャフト35に被動ギア36を嵌着
し、該被動ギア36は前記駆動ギア33に噛合させる。
前記スクリューシャフト35にスライドナット37を螺
合し、該スライドナット37にピン38を突設し、該ピ
ン38と前記係合ピン27とを摺動可能に当接させる。
シング5の天井部と前記棚板30とに掛渡るスクリュー
シャフト39を回転自在に設け、該スクリューシャフト
39に被動ギア40を嵌着し、該被動ギア40は前記駆
動ギア34に噛合させる。前記スクリューシャフト39
にスライドナット41を螺合し、該スライドナット41
にピン42を突設し、該ピン42と前記係合ピン28と
を摺動可能に当接させる。
ーシャフト35と前記スクリューシャフト39との間に
スプリング受け43を設け、該スプリング受け43と前
記レーザ投光器10との間にスプリング44を張設し、
該レーザ投光器10を図26中前記支持座7を中心に時
計方向に付勢する。
電池を収納する電池ボックスである。又、上記したレー
ザ測量機の本体部4はレベル出しの為のレベル出しボル
ト46を介して図示しない三脚に設けられる。又、47
は前記ミラー保持体13の周囲を囲繞するガラス窓であ
る。
す。
管65の検出結果は切換え回路85を介して角度検出回
路87に入力され、前記固定気泡管21、前記任意角設
定気泡管66の検出結果は切換え回路86を介して角度
検出回路88に入力される。該角度検出回路88及び前
記角度検出回路87には基準角度92、基準角度91が
設定されている。該基準角度91,92は通常は0°で
ある。
路87に固定気泡管20からの信号が入力されると、角
度検出回路87は基準角度91との偏差量を検出し、前
記角度検出回路87の信号はモータ制御器89に入力さ
れ、該モータ制御器89によって前記レベル調整モータ
31を駆動制御する。
7に、固定気泡管20及び任意角設定気泡管65からの
両信号が入力されると、角度検出回路87はその偏差量
に対応した信号を出力し、この信号が傾斜駆動回路83
に入力され、該傾斜駆動回路83によって前記傾動モー
タ58が駆動制御される。又、前記切換え回路85によ
り前記角度検出回路87に前記任意角設定気泡管65か
らの信号が入力されると、角度検出回路87は基準角度
91との偏差量を検出し、角度検出回路87の信号はモ
ータ制御器89に入力され、該モータ制御器89によっ
てレベル調整モータ31を駆動制御する。
器90に入力され、該モータ制御器90によって前記レ
ベル調整モータ32を駆動制御する。又、前記角度検出
回路88の信号及び任意角設定器82からの信号が傾斜
駆動回路84に入力され、該傾斜駆動回路84によって
前記傾動モータ59が駆動制御される。
回路88の角度偏差は、判別器93に入力され、該判別
器93は前記角度検出回路87、前記角度検出回路88
の角度偏差の内大きな方の角度偏差を選択し、該選択し
た角度偏差の変化に応じた出力を表示器駆動器94に出
力し、該表示器駆動器94は表示器95に偏差の値に応
じた表示をさせる様になっている。
平、或は任意の角度に設定可能であり、先ず以下に於い
て水平基準面を形成する上記レーザ測量機の整準作動を
説明する。
ーザ投光器10の軸心は一般に鉛直線と合致してなく、
前記固定気泡管20、固定気泡管21は水平ではない。
前記切換え回路85、前記切換え回路86は前記固定気
泡管20、前記固定気泡管21からの信号が前記角度検
出回路87、前記角度検出回路88に入力される様にす
る。
記角度検出回路87、前記角度検出回路88からは角度
偏差信号が出力される。この角度偏差信号が出力される
と前記モータ制御器89、前記モータ制御器90はこの
角度偏差信号が0となる様に前記レベル調整モータ3
1、前記レベル調整モータ32を所要の方向に駆動す
る。
する作動を一方、例えばレベル調整モータ31について
説明する。
該レベル調整モータ31の回転は、前記駆動ギア33、
前記被動ギア36を介して前記スクリューシャフト35
に伝達され、該スクリューシャフト35の回転で前記ス
ライドナット37が昇降する。該スライドナット37の
昇降動は、前記ピン38、前記係合ピン27を介して前
記傾動アーム25に伝達され、前記レーザ投光器10を
傾動させる。
動きが規制され上下方向にのみ移動可能であるので、前
記レーザ投光器10の傾動方向は規制され、前記球面部
11aの球心を通る係合ピン28の軸心を中心に傾動す
る。次に、前記レベル調整モータ32が駆動されると、
前記スクリューシャフト39が回転して前記ピン42を
介して前記係合ピン28が上下動する。
(図示せず)によって規制され、上下方向の動きは、前
記ピン38と前記スプリング44により規制されるの
で、係合ピン27は前記球面部11aの球心を通る該係
合ピン27の軸心を中心に回転する動きのみが許容され
る。
2と前記係合ピン28との間で軸心方向の摺動を伴いつ
つ、該係合ピン28に上下方向の変化が与えられ、前記
レーザ投光器10は前記係合ピン27の軸心を中心に傾
動する。ここで、前記した様に係合ピン27の断面は円
であるので、該係合ピン27の回転によって、該係合ピ
ン27の軸心の傾きは変化することがない。即ち、各レ
ベル調整モータ31,32による傾動作動は他方の傾動
軸即ち係合ピン27、係合ピン28の軸心の傾きに影響
を及ぼすことがない。従って、一軸の傾動調整作業を他
軸の傾動調整作業とは独立に行え、傾動調整作業及び該
傾動調整作業に関連する制御シーケンスは著しく簡略化
される。
4によって図26中時計方向に付勢されているので、レ
ーザ投光器10は前記スライドナット37の動きに正確
に追従する。
前記した様にレーザ投光器10の球面部11aが前記突
起9により3点支持されているので、該レーザ投光器1
0の支持は安定でぐらつくことはなく、又球面部11a
と円滑な曲面で形成された前記突起9との接触であるの
で、前記レーザ投光器10はあらゆる傾動方向に円滑に
自在に動き得、レーザ投光器10の姿勢調整は容易に行
える。
と、前記固定気泡管20、固定気泡管21からの検出値
も水平に近付き、最終的には前記モータ制御器89とモ
ータ制御器90の出力する角度偏差が0となって整準作
動が完了する。
は検出範囲が狭く、所定の範囲を越えると飽和状態とな
り、傾き方向は検出できるが傾斜角の値を検出すること
ができなくなる。従って、機械的な調整範囲を越えて前
記レベル調整モータ31,32、駆動ギア33,34、
被動ギア36,40、前記スクリューシャフト35,3
9、スライドナット37,41、傾動アーム25,26
等から成る調整機構が動作しない様、前記光センサ24
a,24b,24c,24dが設けられている。即ち、
機械的調整範囲の限界に達すると光センサ24a,24
b,24c,24dのいずれか1つから発する光が前記
傾斜検知体23に設けた反射鏡で反射して再び光センサ
で受光され機械的調整範囲の限界に達したことが検知さ
れ、前記レベル調整モータ31,32が停止され、或は
表示装置に機械的調整範囲の限界であることが表示さ
れ、或はブザー等による警報が発せられる。
しボルト46を利用して調整範囲となる様粗調整し、再
度整準作動を開始させる。
10からレーザ光を発光し、更に前記走査モータ15を
駆動して前記レーザ投光器10を鉛直軸心を中心に回転
させ、前記ペンタプリズム18からレーザ光を水平方向
に射出し、更に回転させることでレーザ光による水平基
準面が形成される。
ら整準完了迄、若干の時間が要される。この間、作業者
に整準作動の進行状況を表示して、整準作動が適正に行
われていることを作業者に知らせ、作業者の不安を解消
する。
87、前記角度検出回路88から出力される角度偏差の
大小を判断し、角度偏差の大きい方を選択し、選択した
角度偏差の変化の状態を前記表示器駆動器94に出力
し、更に角度偏差の変化に応じ表示内容を変化させ前記
表示器95表示させる。
該角度偏差の大きい方の角度調整により多くの時間を要
するということによる。角度偏差の大小の選択の代わり
に、前記角度検出回路87、前記角度検出回路88から
出力される角度偏差の和を求め、角度偏差の和の値に応
じて表示内容を変化させてもよい。
通りであり、この関係から表示内容を変更する位置を予
め設定しておき、角度偏差が設定した位置となると表示
を切換え、作業者の整準作業の進渉状態を知らせる。
後、レーザ光により形成される基準平面を任意の角度に
設定する場合について説明する。
82より基準面を傾斜させたい数値を前記傾斜駆動回路
83、前記傾斜駆動回路84にそれぞれ入力する。
管65、及び前記固定気泡管21と前記任意角設定気泡
管66の検出結果が同一かどうかをそれぞれ判定し、更
にそれぞれ一致させる。この時、前記固定気泡管20、
前記固定気泡管21は水平状態であれば好ましいが、必
ずしも水平でなくとも飽和状態になっていなければ可能
である。
泡管65,66との出力が一致すると、前記任意角設定
気泡管65、前記任意角設定気泡管66とを前記任意角
設定器81、前記任意角設定器82により設定した角度
と一致させる様に傾斜させ、更に前記任意角設定気泡管
65及び前記任意角設定気泡管66が水平になる様に前
記レーザ投光器10を傾斜させれば、求める任意角基準
平面を形成するレーザ投光器10の回転軸心となり、該
レーザ投光器10を回転させて基準面を形成すれば、所
望のレーザ光基準面が形成される。
設定気泡管65に対する角度設定作業と、前記任意角設
定気泡管66に対する角度設定作業とは同様な作業とな
るので、以下は前記任意角設定気泡管65について説明
する。
示しない制御装置から切換え信号を入力し、前記固定気
泡管20からの信号と前記任意角設定気泡管65からの
信号とを前記角度検出回路87に入力させる。該角度検
出回路87に於いて前記両気泡管20,65が検出する
角度の偏差を求め、偏差が存在する場合は、この偏差信
号を前記傾斜駆動回路83に入力する。
を駆動する。該傾動モータ58の駆動によって前記傾動
ギア56が回転し、該傾動ギア56の回転は前記傾動ギ
ア54を介して傾動螺子52に伝達され、前記傾動ナッ
ト48が所要の方向に上下移動する。前記傾動ナット4
8の前記ナットピン50と前記傾動ピン60の係合によ
り、前記傾動基板62が前記偏差が0となる方向に傾動
される。
気泡管65によって検出され、更に切換え回路85を介
して前記角度検出回路87に入力される。
泡管20と前記任意角設定気泡管65との検出角度の偏
差が漸次演算され、該検出角度偏差は前記傾斜駆動回路
83にフィードバックされ、該検出角度偏差が0になる
迄、前記傾動モータ58が駆動される。
記レーザ投光器10の軸心と前記任意角設定気泡管6
5、前記任意角設定気泡管66が検出した平面とが垂直
となっている。
を前記傾斜駆動回路83に入力し、傾斜基準面設定作動
を開始させる。
定器81によって入力された設定角度に対応した角度に
なる様に前記傾動モータ58を駆動し、前記傾動基板6
2を求める傾斜基準面とは逆の方向に傾斜させる。
モータを用い、傾斜駆動回路83は傾動基板62の傾動
角度とその傾動に必要なパルスモータのパルス数を予め
記憶し、任意角設定器81により設定された角度に対応
したパルス数を出力して傾動モータ58を駆動させる。
2が回転され、前記傾動ナット48が所要の方向、例え
ば下方に移動される。
ナットピン50、前記傾動ピン60を介して前記傾動基
板62に伝達され、該傾動基板62を前記球67を中心
に図26中反時計方向に傾動させる。
ピン71にガイドされ垂直方向のみに傾動し、従って前
記傾動ピン60の傾動は前記任意角設定気泡管66の傾
斜に影響を与えない。
検出回路87からの出力値が変化し、前記傾斜駆動回路
83で演算した比較結果が減少する。
58の駆動が停止し、前記傾動基板62の傾斜設定作業
が完了するが、この完了の信号は前記切換え回路85に
も入力され、前記任意角設定気泡管65からの信号のみ
が前記基準角度91に入力される様に回路の切換えが行
われる。
傾動作動も同様に行われるが、前述した様に傾動ピン6
0は前記ガイドピン71にガイドされているので、任意
角設定気泡管66の傾動作動は前記任意角設定気泡管6
5に影響を与えない。従って、前記傾動基板62の2方
向の傾動作動はそれぞれ独立して制御可能であり、傾動
基板62の2方向の傾動作動に関する制御シーケンスは
簡単である。
ると、前記任意角設定気泡管65の検出結果を基に、傾
斜基準面の設定の為、前記レーザ投光器10の傾動作業
が開始される。このレーザ投光器10の傾動作業の設定
作動は、前記任意角設定気泡管65の検出結果が水平を
示す様になされるが、該作動は前記固定気泡管20、前
記固定気泡管21を基に整準作業を行った場合と同様で
あるので説明を省略する。
30で示す。この傾斜基準面の設定作動が完了した状態
では、前記傾動基板62が水平となっている。
管65との一致作動は、前記傾動基板62の傾動作動精
度を保証する為に行われるが、傾動作動を行う度に、或
は所要回数繰返した後で行ってもよい。
角設定器82を内蔵したコントローラ96の1例を示し
ており、前記傾動基板62の傾斜を、X−Yの2軸の傾
斜によって支持する様になっており、設定した数値は表
示部97、表示部98に表示される様になっている。
どの向きに向かって傾斜させるかについては調整が完了
しているとして説明したが、実際には先ずレーザ測量機
の本体部4の向きを傾斜させたい方向(水平方向の向
き)に正確に設定する作業を行う。
は、図26に示される様に本体部4の上面に設けられた
視準器75を利用して行われていた。本体内に構成され
た傾斜設定機構の傾斜方向と、傾斜を設定及び検出する
気泡管の長手方向とは平行に構成され、同様に前記視準
器75の視準方向も平行になる様に機械的な関係が設定
されている。本体の向きもこれに合わせている。前記視
準器75を傾斜させたい方向に設定する作業とは、本体
を回転又は移動して、本体内に構成された傾斜設定機構
の傾斜方向及び気泡管を所定の方向に向けることに他な
らない。ところで、本体は通常、三脚上に取付けられて
いるので、三脚上での操作を説明する。
等の目標物(図示せず)が設置されており、該目標物に
視準器75でレーザ測量機本体を正確に対向させること
で本体部4の向きを傾斜させたい方向に設定する。
を緩め、本体部4を回転させる。視準器75より目標物
を視準して本体部4の向きを目標物に正確に設定する。
連の設定作業の内傾斜角(高低角)の設定は、上記説明
でも明らかな様に、水平を基準とし、気泡管等の傾斜検
出器により電気的に検出した傾斜情報により行われるの
で測量者の人為的誤差は介在しない。従って、高い精度
で傾斜角の設定を行える。
設定させる作業は視準器75を使用し、合致したかどう
かは測量者の人為的判断によっている。更に、元来視準
器75は高度の技術を要せずに視準をするものであり、
視準望遠鏡と異なり視準精度は良くない。この為、視準
器75による向き設定は、視準器75自体の精度の低さ
に人為的誤差も介在して、向きの設定は充分な精度であ
るとは言えなかった。
要求されない従来の土木作業等では特に問題がなかった
が、近年の機械化された土木工事で高精度が要求される
状況では精度的な問題が生じていた。
の高低角を設定する場合のレーザ測量機の向き設定を精
度良く行える様にしようとするものであり、又傾斜角の
設定についても自動人為的誤差をなくして精度良く設定
可能としようとするものである。
発する発光部と、レーザ光線を回転走査する回動部と、
レーザ光線を水平面に対して少なくとも1方向の任意の
角度に傾斜させる傾斜機構と、該回動部と連動してレー
ザ光線の射出方向を検出する回転角検出器と、対象反射
体からの反射光を検知する反射光検出部と、該反射光検
出部からの信号から対象反射体に対する向きのずれを検
出すると共に向きのずれに関する情報を求めるアライメ
ント表示部とから少なくとも成る本体部と、該本体部か
らのレーザ光線を本体部に反射する対象反射体とを少な
くとも具備するレーザ測量機であり、又発光部がレーザ
光線を変調し、反射光検出部が変調したレーザ光線を検
出するフィルタを具備すると共に反射受光信号の重心位
置を求め対象反射体の中心を求める様にしたレーザ測量
機であり、又対象反射体が、対象反射体に入射するレー
ザ光線が円偏光である場合に、入射するレーザ光線の円
偏光を保存したまま反射する反射面と、入射するレーザ
光線の円偏光とは異なる円偏光で反射する反射面から構
成され、本体部の発光部が円偏光のレーザ光線を発し、
反射光検出部が射出した円偏光のレーザ光線と、射出し
た円偏光とは異なる円偏光のレーザ光線とを分離して検
知して前記対象反射体の2種類の反射面の境界を検知す
ることで対象反射体の中心を検出するレーザ測量機であ
り、又本体部が本体回転部に設けられ、該本体回転部が
本体部を垂直軸心を中心に回転可能としたレーザ測量機
であり、又アライメント表示部が演算した対象反射体に
対する本体部の向きのずれを表示する表示器を具備する
レーザ測量機であり、又アライメント表示部が演算した
対象反射体に対する本体部の向きのずれを基に、本体部
を対象反射体に正対させる様本体回転部を制御する回動
制御部を具備するレーザ測量機であり、又回転角検出器
がエンコーダであり、該エンコーダに少なくとも1つの
インデックスを設けたレーザ測量機であり、又発光部か
ら上下2方向にレーザ光線を発する様構成したレーザ測
量機であり、又対象反射体に形成された反射層の幅が上
下方向に漸次変化する様形成したレーザ測量機であり、
又対象反射体に形成された反射層の幅が上下方向の所要
位置で極値を有する様形成したレーザ測量機であり、又
非反射部で2分割された反射層を有し、該2つの反射層
幅が上下方向の位置変化で幅が変化する様形成したレー
ザ測量機であり、又帯状の反射層を複数形成し、対象反
射体を照射走査した場合に複数のパルス状レーザ光線が
反射される様にしたレーザ測量機であり、又対象反射体
が、対象反射体に入射するレーザ光線が円偏光である場
合に、入射するレーザ光線の円偏光を保存したまま反射
する反射面と、入射するレーザ光線の円偏光とは異なる
円偏光で反射する反射面から構成され、該2つの反射面
の幅が上下方向の位置変化で幅が変化する様形成したレ
ーザ測量機であり、又対象反射体への照射走査位置を上
下方向に移動させ、対象反射体からの反射レーザ光線の
幅変化より上下方向の目標中心を検出するレーザ測量機
であり、又傾斜機構を傾斜させ対象反射体の目標中心を
検出し、その傾斜機構からの出力に基づき水平面からの
傾斜角を表示器に表示させる様構成したレーザ測量機で
あり、又対象反射体が上下に分離された反射層を有し、
対象反射体に対して上下方向に照射走査した場合に得ら
れる、対象反射体からの反射レーザ光線の重心位置を求
めることで上下方向の目標中心を検出するレーザ測量機
であり、更に又傾斜機構の傾斜設定を手動で操作する手
動設定機構を設けたレーザ測量機である。
走査する過程で対象反射体から反射された反射レーザ光
線より対象反射体の中心位置を求め、本体部の向きのず
れについての情報を表示し、或は求めた向きのずれを基
に自動で本体部の向きを修正し、又傾斜角を修正し、更
に下方へもレーザ光線を発することで本体部と本体部設
置基準位置との確認、調整を容易にする。
の一実施の形態を説明する。
(対象反射体168)を置き本体部4自体が認識し、該
対象反射体168に対する本体部4、実質的に傾斜設定
機構の傾斜方向の向きを修正するものである。尚、図
1、図2中、図26〜図33で示したものと同一のもの
には同符号を付し、その説明を省略する。
ると、前記電池ボックス45の下側に本体回転部151
を設ける。以下本体回転部151を説明する。
152を固着し、該回転ベース152より下方に回転軸
153を突設する。前記回転ベース152に回転枠15
4を固着し、該回転枠154を軸受155を介して中空
形状の固定枠156に回転自在に設ける。前記回転軸1
53は前記回転枠154を貫通しており、前記回転軸1
53に回動ギア157を固着し、更に回転軸153の先
端部にはスリップリング158を嵌着する。該スリップ
リング158には接点159が接触しており、該スリッ
プリング158、該接点159を介して本体側より駆動
電力及び制御信号を供給する様になっている。回動モー
タ160は前記固定枠156の底面に設けられ、前記回
動モータ160の出力軸に嵌着された出力ギア161が
前記回動ギア157に噛合する。又、前記回転枠154
と前記固定枠156間にはエンコーダ150が設けら
れ、該エンコーダ150により前記回転枠154と前記
固定枠156との間、即ち該固定枠156に対する前記
本体部4の相対回転角度が検出される様になっており、
検出された回転角度は回動制御部169に入力される。
前記回動モータ160は該回動制御部169によって駆
動され、又回転が制御される。
が、三脚取付け用のボルト穴が設けられ、該ボルト穴を
介して図示しない三脚に取付けられている。又、46は
レベル出し調整用のボルトである。
説明する。
反射光検出部164、走査制御部165、発光素子駆動
部166、アライメント表示部167から構成される。
ーザダイオード101側からコリメータレンズ102、
孔開きミラー103が順次配設され、前記レーザダイオ
ード101から射出されるレーザ光線は前記コリメータ
レンズ102により平行光束とされ、前記孔開きミラー
103を通って前記回動部163へと射出される。前記
レーザダイオード101は前記発光素子駆動部166に
より発光されるが、該発光素子駆動部166により変調
が掛けられ、レーザダイオード101より発せられるレ
ーザ光線は他の外来光とは区別できる様になっている。
部162から入射されたレーザ光線を水平方向に射出走
査するものであり、発光部162からのレーザ光線の光
軸を90°変向する前記ペンタプリズム18が前記発光
部162の光軸を中心に回転自在に支持され、更に前記
走査モータ15により前記ギア16、前記走査ギア17
を介して回転される。前記ペンタプリズム18の回転軸
に関してエンコーダ105を設ける。
器107から構成され、基準位置を示すインデックス1
08が設けられたインクリメンタルエンコーダである
(図5参照)。インデックス108が示す基準位置から
の出力をカウントすることで、基準位置からの角度を検
出することができる。基準位置を示すインデックス10
8は、回転するレーザ光線の照射方向と傾斜設定機構の
傾斜方向とが一致した時に、即ちレーザ光線が前記任意
角設定気泡管65と平行となった時、前記検出器107
によって検出される様に設けられている。
から射出されたレーザ光線が照射された時に該回動部1
63に向かってレーザ光線を反射する様になっている。
前記対象反射体168は、例えば図3(A)、図4
(A)に示される。図3(A)に示されるものは基板1
21上に反射層122が形成され、前記回動部163か
らの光を再び該回動部163へ入射させる様反射する。
前記反射層122はビーズ、微小なプリズム等から構成
される再帰反射面である。又、図4(A)に示されるも
のは、該反射層122を前記基板121の両幅端部に形
成し、反射層を2つとし、前記対象反射体168からの
反射と不要な反射物からの反射とを区別し易くしたもの
である。
8をレーザ光線が走査すると、前記対象反射体168か
らの反射レーザ光線は図3(B)の様に対象反射体16
8と同幅を有するパルス状となり、図4(A)で示す対
象反射体168をレーザ光線が走査すると、前記対象反
射体168からの反射レーザ光線は図4(B)の様に前
記図3(B)の中間部が抜けた2つのパルス状となる。
線は前記ペンタプリズム18に入射し、前記ペンタプリ
ズム18に入射した反射レーザ光線は前記孔開きミラー
103に向けて変向され、該孔開きミラー103は前記
反射光検出部164に反射レーザ光線を入射させる。
明する。
ンデンサレンズ110、フォトダイオード等から成る第
1受光器114を前記孔開きミラー103側から順次配
設し、前記第1受光器114が前記対象反射体168か
らの反射レーザ光線を受光する様にし、該第1受光器1
14からの出力は反射光検出回路116に入力される。
該反射光検出回路116はレーザ光線の受光信号を検出
する為の電気的フィルタ(図示せず)を具備しており、
前記第1受光器114からの受光信号の内変調が掛けら
れたレーザ光線を他の外来光から抽出して検出し、更に
増幅等所要の信号処理をして前記アライメント表示部1
67に出力する。
部117と、表示器118を有し、前記位置判別部11
7には前記反射光検出回路116からの前記第1受光器
114の受光状態を示す信号が入力されると共に前記回
動部163に設けられた前記ペンタプリズム18の回転
位置を検出する前記エンコーダ105からの角度信号が
入力される。該エンコーダ105からの角度信号は、前
記対象反射体168からの反射レーザ光線を受光した時
点の受光状態に対応する前記エンコーダ105の角度信
号である。従って、図3に示す前記対象反射体168か
らの反射レーザ光線を受光して得られた信号(図3
(B)参照)の立上がりと立下がり時点の前記エンコー
ダ105の信号、基準位置からの角度信号を得ることで
前記対象反射体168の重心位置、即ち対象反射体16
8の中心位置は容易に求めることができる。又、図4に
示す前記対象反射体168についても同様に反射レーザ
光線を受光して得られた信号(図4(B)参照)の立上
がりと立下がり時点の前記エンコーダ105の信号、基
準位置からの角度信号を得ることで前記対象反射体16
8の重心位置、即ち対象反射体168の中心位置を求め
ることができる。
路116の受光信号及び前記エンコーダ105からの角
度信号から、受光信号の重心位置、即ち前記対象反射体
168の中心位置を演算し、演算結果を前記表示器11
8及び前記回動制御部169に入力する。該表示器11
8は前記本体部4の向きがずれていると、該本体部4の
修正すべき向きを表示する方向矢印118a,118c
で示し、更に該本体部4が前記対象反射体168に正対
した場合は中央の表示部118bで知らせる。
5(A))、前記走査モータ15により回動部163を
回転させ、発光部162からのレーザ光線を水平面上で
走査する。前記回動部163の回転位置はエンコーダ1
05により検出される。前記回動部163と一体に回転
する該エンコーダ105の回転プレートには角度パルス
を発する為のメインスケールと基準位置を示すインデッ
クス108が印されており、前記本体部4の固定側に設
けられた前記エンコーダ105の検出器107はメイン
スケールにより角度パルスを、インデックス108によ
り基準位置パルスを発する様になっている。又、前記検
出器107が前記インデックス108を検出した位置で
レーザ光線が前記本体部4の真正面、実質的に傾斜設定
機構の傾斜方向に発せられる様、前記エンコーダ105
と本体側との機械的関係を設定しておく。通常本体部4
を設置した状態では該本体部4は正確に対象反射体16
8に向いていない。図5(B)で示される様に、仮に本
体部4が図中反時計方向にωだけずれているとする。
部163が回転し、前記検出器107が前記インデック
ス108を検出することで基準位置の確認がされ、この
検出した位置から前記エンコーダ105により前記回動
部163の回転角が検出される(図5(C))。更に該
回動部163が回転し、レーザ光線が前記対象反射体1
68を通過すると該対象反射体168からの反射レーザ
光線が前記回動部163、孔開きミラー103を経て反
射光検出部164に入射し、前記第1受光器114が受
光信号を発する。前記反射光検出回路116はレーザ光
線のみの受光信号を抽出し、前記位置判別部117に出
力する。該位置判別部117に於いて前記対象反射体1
68の中心位置を演算し、該中心位置に対する前記エン
コーダ105からの角度信号を読取る。この角度は前記
本体部4の前記対象反射体168に対する向きのずれ量
即ちωに他ならない(図5(D))。ωに関する向き又
は量を矢印118a、表示部118b、矢印118cに
表示する。而して、該角度信号ωが前記回動制御部16
9に入力される。該回動制御部169は前記回動モータ
160に駆動信号を発して回動モータ160を駆動し、
該回動モータ160は前記出力ギア161、前記回動ギ
ア157を介して前記本体部4を修正すべき方向に回転
させる。該本体部4の回転角は前記エンコーダ150に
より検出され、該エンコーダ150による検出角がωと
なったところで前記回動モータ160が停止される(図
5(E))。
対した状態で高低角θを設定し、前記走査モータ15を
駆動してレーザ光線を走査すると目標に対して高低角θ
だけ傾斜した基準面が形成される(図5(F))。
前記エンコーダ150に限られるものでない。
る。該第2の実施の形態では対象反射体168が図8に
示される様に、基板121上に反射層122が形成さ
れ、図中左半分にλ/4複屈折部材123が貼設され、
例えば前記反射層122露出部分が入射光束の偏光方向
を保存して反射する反射部、前記λ/4複屈折部材12
3部分が入射光束に対して偏光方向を変換して反射する
偏光変換反射部として偏光方向が異なる様に構成された
ものである。
複数の微小なコーナキューブ、又は球反射体等を配置し
たものである。又、前記λ/4複屈折部材123は入射
光束に対して偏光反射光束がλ/4の位相差を生じさせ
る作用を有する。
4を説明する。
イオード101の光軸上に、該レーザダイオード101
側からコリメータレンズ102、第1λ/4複屈折部材
104、孔開きミラー103が順次配設され、前記レー
ザダイオード101から射出される直線偏光のレーザ光
線は前記コリメータレンズ102により平行光束とさ
れ、前記第1λ/4複屈折部材104で円偏光に変換さ
れる。円偏光のレーザ光線は前記孔開きミラー103を
通って回動部163へと射出される。該回動部163は
発光部162から入射されたレーザ光線を水平方向に射
出走査する。
68からの偏光反射レーザ光線が入射する様になってお
り、前記ペンタプリズム18に入射した偏光反射レーザ
光線は前記孔開きミラー103に向けて変向され、該孔
開きミラー103は反射光検出部164に偏光反射レー
ザ光線を入射させる。
明する。
ンデンサレンズ110、第2λ/4複屈折部材111、
ピンホール112、偏光ビームスプリッタ113、フォ
トダイオード等から成る第1受光器114を前記孔開き
ミラー103側から順次配設し、前記偏光ビームスプリ
ッタ113の反射光軸上にフォトダイオード等から成る
第2受光器115を配設する。前記第1受光器114、
前記第2受光器115からの出力は反射光検出回路11
6に入力される。
射光検出部164に入射する偏光反射レーザ光線を分割
して前記第1受光器114、前記第2受光器115に入
射させるが、前記発光部162から射出されたレーザ光
線が前記λ/4複屈折部材123を2回透過し本体に戻
ってきた偏光反射レーザ光線が前記第1受光器114
に、又それとは異なる偏光方向の反射層122からのレ
ーザ光線が前記第2受光器115に入射する様、前記第
2λ/4複屈折部材111、前記偏光ビームスプリッタ
113を配置する。
7により説明する。
15の出力はアンプ131、アンプ135を介して差動
アンプ132に入力され、又該差動アンプ132の出力
は同期検波部133を介して差動アンプ134に入力さ
れる。又、前記第1受光器114、前記第2受光器11
5の出力は前記アンプ131、前記アンプ135を介し
て加算アンプ136に入力され、該加算アンプ136の
出力は同期検波部138を介して差動アンプ139に入
力される。該差動アンプ139、及び前記差動アンプ1
34の出力は走査制御部165、発光素子駆動部16
6、アライメント表示部167に入力される様になって
いる。又、前記発光素子駆動部166は前記反射光検出
回路116からのクロック信号を基に前記レーザダイオ
ード101から射出される偏光レーザ光線をパルス変調
する。
る前記レーザダイオード101が発する偏光レーザ光線
は、発振回路140からのクロック信号を基に変調され
ている。前記レーザダイオード101からの射出された
直線偏光のレーザ光線は、前記コリメータレンズ102
で平行光束にされ、更に前記第1λ/4複屈折部材10
4を透過することで円偏光のレーザ光線となる。円偏光
レーザ光線は前記孔開きミラー103を透過し、前記ペ
ンタプリズム18により水平方向に変向され射出され
る。
5により前記ギア16、前記走査ギア17を介して回転
される。前記ペンタプリズム18の回転範囲は最初は全
周回転であり、ペンタプリズム18から射出される偏光
レーザ光線は全周走査する。
反射体168を通過する。通過した際に前記対象反射体
168により偏光レーザ光線が反射され、該偏光反射レ
ーザ光線が前記ペンタプリズム18に入射する。
単に反射層122であり、又他の半面はλ/4複屈折部
材123が貼設されている。従って、前記反射層122
露出部分で反射された偏光反射レーザ光線は入射偏光レ
ーザ光線の偏光状態が保存された円偏光であり、前記λ
/4複屈折部材123を透過して前記反射層122で反
射され、更に前記λ/4複屈折部材123を透過した偏
光反射レーザ光線は、入射偏光レーザ光線の偏光状態に
対してλ/2位相がずれた円偏光となり、反射面により
偏光方向が異なる様になっている。
射レーザ光線は、前記ペンタプリズム18により90°
変向され前記孔開きミラー103に入射し、該孔開きミ
ラー103は反射レーザ光線をコンデンサレンズ110
に向けて反射する。前記コンデンサレンズ110は反射
レーザ光線を収束光として第2λ/4複屈折部材111
に入射する。円偏光で戻ってきた反射レーザ光線は前記
第2λ/4複屈折部材111により直線偏光に変換さ
れ、ピンホール112に入射する。前記した様に反射層
122露出部分で反射された反射レーザ光線とλ/4複
屈折部材123で反射された反射レーザ光線とでは位相
がλ/2異なっている為、前記第2λ/4複屈折部材1
11により直線偏光に変換された2つの反射レーザ光線
では偏光面が90°異なっている。
れた偏光レーザ光線に対して光軸のずれた正対しない反
射レーザ光線を第1受光器114、第2受光器115に
入射しない様にする作用を有し、該ピンホール112を
通過した反射レーザ光線は前記偏光ビームスプリッタ1
13に入射する。
光部162から射出した偏光レーザ光線と偏光方向が同
様の偏光のレーザ光線を透過し、発光部162から射出
した偏光レーザ光線と90°偏光方向が異なる偏光のレ
ーザ光線を反射する作用を有し、偏光ビームスプリッタ
113を透過した反射レーザ光線は、該偏光ビームスプ
リッタ113によって直交する偏光成分とに分割され、
前記第1受光器114、前記第2受光器115は分割さ
れた反射レーザ光線をそれぞれ受光する。
の受光状態は、本体部4の外でλ/4複屈折部材を2回
透過した偏光反射レーザ光線、即ち前記対象反射体16
8の前記λ/4複屈折部材123部分で反射された偏光
反射レーザ光線が前記反射光検出部164に入光する
と、前記した第2λ/4複屈折部材111と偏光ビーム
スプリッタ113の関係から、前記第1受光器114に
入射する光量の方が前記第2受光器115に入射する光
量よりも多くなり、又λ/4複屈折部材を透過していな
い偏光反射レーザ光線、即ち前記対象反射体168の前
記反射層122露出部分で反射された偏光反射レーザ光
線が入光すると前記第2受光器115に入射する光量の
方が前記第1受光器114に入射する光量よりも多くな
る。
受光器115への偏光反射レーザ光線の入射光量の差を
取ることで、入射した偏光反射レーザ光線が前記対象反
射体168の前記反射層122露出部で反射されたもの
か、前記λ/4複屈折部材123部分で反射されたもの
かを識別することができる。即ち、前記反射層122露
出部と前記λ/4複屈折部材123部分との境界、即ち
前記対象反射体168の中心を検出できる。
た反射レーザ光線の場合、前記反射光検出部164の第
1受光器114に入射する光量の方が第2受光器115
に入射する光量より多くなる。その信号を図9中a,b
に示す。第1受光器114、第2受光器115からの信
号を前記アンプ131、前記アンプ135で増幅し、前
記差動アンプ132にて差を取る。その信号を図9中c
に示す。該差動アンプ132の出力信号を前記発振回路
140からのクロック1で同期検波すると、バイアス電
圧に対し正の電圧(図9中dで示す)、クロック2で同
期検波すると、バイアス電圧に対し負の電圧(図9中e
で示す)が得られる。同期検波で得られた電圧の差を取
ると(d−e)、前記差動アンプ134の出力はバイア
ス電圧に対し正の電圧(図9中fで示す)が得られる。
ない反射レーザ光線の場合、前記反射光検出部164の
第2受光器115に入射する光量の方が第1受光器11
4に入射する光量より多くなる。その信号を図9中h,
iに示す。第1受光器114、第2受光器115からの
信号を前記アンプ131、前記アンプ135で増幅し、
前記差動アンプ132にて差を取る。その信号を図9中
jで示す。該差動アンプ132の出力信号を前記発振回
路140からの前記クロック1で同期検波すると、バイ
アス電圧に対し負の電圧(図9中kで示す)、前記クロ
ック2で同期検波すると、バイアス電圧に対し正の電圧
(図9中lで示す)が得られる。同期検波で得られた電
圧の差を取ると(k−l)、前記差動アンプ134の出
力はバイアス電圧に対し負の電圧(図9中mで示す)が
得られる。
8を偏光レーザ光線が走査した場合、反射光検出回路1
16の差動アンプ134の出力は図10(B)に示す波
形となる。該差動アンプ134の出力に正の信号が出
て、正の信号の立下がりから所定時間以内に負の信号の
立下がりがあった場合、位置判別部117は前記対象反
射体168であると識別し、更に信号の立下がりがあっ
た場合の境界位置(信号値が0)を前記対象反射体16
8の中心と判断する。尚、前記対象反射体168を用い
た場合、偏光レーザ光線の回転方向が逆であると前記反
射光検出回路116の前記差動アンプ134の出力信号
の正負が逆の順番になることは言う迄もない。
本体部4の向きの修正については前述した実施の形態と
同様であるので説明を省略する。
る。該第3の実施の形態では発光部162を変更し、レ
ーザダイオード101から発せられたレーザ光線が下方
にも発せられる様にしたものである。
光器10の回転軸心に対して直交させ、その交点にハー
フプリズム125を配設し、更に該ハーフプリズム12
5を挾んで前記レーザダイオード101に対峙した位置
に反射鏡126を配設し、前記ハーフプリズム125と
前記レーザダイオード101の間にコンデンサレンズ1
27を設ける。而して、前記レーザダイオード101か
ら発せられ、前記ハーフプリズム125で反射されたレ
ーザ光線は前記ペンタプリズム18に向かい、前記ハー
フプリズム125を透過し、前記反射鏡126で反射さ
れ、更に前記ハーフプリズム125で反射されたレーザ
光線が下方に向かう。レーザ光線を下方に射出したこと
で本体部4の位置が基準位置に正しく接地されているか
を容易に確認でき、又本体部4を基準位置に設置する作
業が容易になる。
者が表示器118の表示に従って手動により本体部4の
向きを修正する場合の実施の形態である。尚、図1中で
示したものと同様のものには同符号を付し、その説明を
省略する。
ス45の下面に回転ベース152を固着し、該回転ベー
ス152より下方に回転軸153を突設する。前記回転
ベース152に回転枠154を固着し、該回転枠154
を軸受155を介して中空形状の固定枠156に回転自
在に設ける。前記回転軸153は前記回転枠154を貫
通しており、前記回転軸153に固定環145を嵌合
し、前記回転軸153の下端にウェーブワッシャ146
を介在させウォームホイール147を嵌合させ、又前記
固定枠156を回転自在に貫通する微調整ロッド142
を設け、該微調整ロッド142の先端には前記ウォーム
ホイール147に噛合するウォームギア143を形成す
る。又、前記固定環145には前記固定枠156を回転
自在に貫通する固定螺子148が螺合し、該固定螺子1
48の先端は前記回転軸153に当接可能となってい
る。
本体部4を所要方向に手動で回転する。前記ウォームホ
イール147と前記回転軸153間には前記ウェーブワ
ッシャ146による摩擦力が作用しており、前記本体部
4に掛ける回転力を前記摩擦力より大きくすると手動で
回転する。次に微調整は、前記微調整ロッド142を回
転することで前記ウォームギア143、前記ウォームホ
イール147を介して前記本体部4が微回転する。
向させることができる。前記本体部4の方向が決定する
と前記固定螺子148を締込み、本体部4をロックす
る。
ンデックスを0°,90°,180°,270°等の複
数の位置に設け、該それぞれの位置と対象反射体の位置
を比較することで対象反射***置の確認を容易にしても
よく、インデックスを複数の位置に設けることで本体部
4を一早く知ることができる。更に又、図12で示す如
く基準位置検出マークが0°,90°,180°,27
0°の位置に設けられた角度表示板129を前記表示器
118に設け、該角度表示板129に本体部4の向きを
光の点等で表示する様にし測定者が本体部4の向きを目
視で確認できる様にしてもよい。又、ハーフプリズム1
25はハーフミラー、ビームスプリッタ等レーザ光線を
分割する光学的要素であればよい。更に、上記実施の形
態ではレーザ測量機が水平面に対して2方向に傾斜可能
な機構を有したが、1方向のみに傾斜する機構を有する
レーザ測量機にも実施可能であることは言う迄もない。
ダ150により固定枠156に対する本体部4の回転角
を検出したフィードバック制御により、本体部4の向き
を修正するものであり、回動モータ160はサーボモー
タ等が使用されるが、前記エンコーダ150は省略する
こともできる。この場合、使用するモータはパルスモー
タが適しており、以下に作動を説明する。
7を介して本体部4を修正すべき方向に回転させる。該
本体部4を回転させつつ、更に前記回動部163を回転
させる。該回動部163が回転し、レーザ光が再び対象
反射体168を照射し、該対象反射体168からの反射
光を検知した時のずれ量を算出する。斯かる作動を繰返
してずれ量が0となった時、所定の方向と前記本体部4
の向きが一致したこととなり、修正すべき方向に本体部
がω回転したことになる。
斜位置に対象反射体(ターゲット)168を設置し、前
記本体部4を概略その方向に向けることで装置自体が向
きの修正を行うことについて述べたが、前記対象反射体
168を変更することで傾斜角自体を修正し設定するこ
とができる。
うことができる第4の実施の形態を図15により説明す
る。図15は前述した図2に対応する実施の形態の制御
系統図であり、装置本体の機構部分は及び光学系につい
ては前述した実施の形態と同様であるので詳細な説明は
省略し、又図1を参照する。
る部分のみを説明する。
ータ31,32を制御するモータ制御器89,90、傾
動モータ58,59を制御する傾斜駆動回路83,8
4、傾斜角を表示するコントローラ96、本体部4を回
動する回動部163の回動を制御する回動制御部169
とを総合的に制御するコントロール部171に入力す
る。
動制御部172,173が接続され、手動で手動制御部
172,173を操作することで直接レベル調整モータ
31,32を制御できる。手動制御部172,173は
押しボタンスイッチ又はジョグシャトル等を具備し、モ
ータの回転方向、スピードを制御する。
(B)(C)、図18を参照して説明する。
等を利用して設置する。傾斜すべき方向に本体部4を概
略向ける。この場合、本体部4に付属する照星照門を使
用してもよい。傾斜設定予定の位置に対象反射体168
を設置する(図16(A))。
反射体168を図20(A)で説明する。基板121上
の中心位置に関して、上下左右の対称位置にも反射層1
22を設けたものであり、図20(A)では矩形の前記
基板121の周囲に前記反射層122が形成されてい
る。該対象反射体168に対して上下方向にレーザ光線
を走査すると、水平方向に走査したのと同様図20
(B)に示す様にパルス状に2つの反射レーザ光線が受
光されるので、受光光線の重心位置を演算することで垂
直方向の中心位置が分る。
定後、レーザ光線の回転照射が開始し傾斜方向の走査を
する(図16(B))。傾斜方向の走査及び機構の動作
は前挙した実施の形態で説明したので省略する。
を検出すると前記本体部4を回動し傾斜方向の設定を行
う。傾斜方向の設定後対象反射体168上にレーザ光線
を照射したまま回転を停止し、レベル調整モータ31,
32を作動させレーザ投光器10を傾斜させる。この
時、レーザ光線はターゲット上の略中心にあればよい。
のと同様に、上下方向についても重心を求める走査を行
う。走査は上下の反射層を検出する様に往復動作し、そ
の重心を求める。前記表示器118はターゲットの中心
からずれていると、傾斜すべき方向を矢印118d,1
18eで示す。所定の傾斜方向の傾斜が設定されると、
前記コントロール部171は前記傾動モータ58,59
を作動させる。該傾動モータ58,59を作動させ、前
記傾斜角設定気泡管65が水平になる迄前記傾動基板6
2を傾斜させる。設定した傾斜から前記傾斜角設定気泡
管65が水平迄の傾動モータ58,59のパルス数を換
算することにより設定した傾斜の角度が得られる(図1
6(C))。角度は前記コントロール部171に設けら
れた表示部(図示せず)に表示される。設定した傾斜を
変更したい場合は、前記表示器118或は該コントロー
ル部171の表示部を見ながら手動制御部172,17
3のスイッチ又はジョグシャトル等で変更する。変更す
る傾斜に相当するパルス数だけ傾動モータ58,59を
作動させ気泡管65,66を傾斜させる。気泡管65,
66が水平になる様にレベル調整モータ31,32を作
動させると傾斜が変更される。傾動モータ58,59の
パルス数が補正角に換算され傾斜角を表示する。又、レ
ベル調整モータ31,32を直接作動させ傾斜を変更
し、そのパルス数から傾斜を換算し表示する様にしても
よい。。
に傾斜角が大きく水平基準面に設定後、明らかにレーザ
照射位置が対象反射体168より外れる場合は、一度水
平基準面に設定後、手動制御に切替え本体に付属する照
星照門を使用して傾斜方向及びレーザ照射方向を対象反
射体168の方向に概略向ける様に傾斜させる。向けた
方向の対象反射体はレーザ光の反射により確認できる。
設置後傾斜させた状態で再び自動走査に切替え、切替え
後は以下同様の設定動作が行われる。
を使用した場合の作動を説明する。
されない部分が対角線に沿って帯状に形成され、反射層
122が正立3角形の反射層122a、逆3角形の反射
層122bに2分割されたものであり、分割された反射
層122a,122bの走査方向の幅が走査位置の移動
と共に逆比例する様に構成されている。
る信号は図21(B)に示す通りであり、分割された反
射層122a、反射層122bから反射レーザ光線の信
号幅、即ちエンコーダ105から得られる角度が両反射
層で一致したところが求めるところであり、レーザ光線
を上下方向に走査することなく水平方向の走査のみで傾
斜角の位置が決定でき、又レーザ光線の走査を停止する
必要がないので作業性がよい。
168の反射層122を2分割した場合を示している
が、この場合は反射層122a,122bを山形状の3
角形状とし頂点を正対させ垂直中心線に関して対称に配
設したものである。該対象反射体168に於いても、前
述した図21(A)の対象反射体168の場合と同様レ
ーザ光線を照射し、水平方向に回転走査し、走査位置を
上下に連続して移動させることで上下方向の中心位置を
検出することができる。図22(A)で示した対象反射
体168を使用した場合では、得られる信号は図22
(B)の通りであり、図で示される2つの反射レーザ光
線の信号の増大する方向が中心であり、その信号の極大
値が中心となる。中心位置の検出で傾斜が求まり、前記
傾動モータ58,59を作動させる。尚、信号の値は極
大値に限らず、極小値が生じる様に反射層を形成しても
よい。
8の反射層122を両幅端に沿って細帯状に設けると共
に対角線に沿って設け、反射層122をN字状に形成し
たものである。該対象反射体168を使用した場合で
は、レーザ光線が該対象反射体168を走査することで
反射されるレーザ光線の信号は3つのパルス信号となり
走査位置により2つ目の信号位置が変化する。2つ目の
パルス信号位置が両端のパルス信号の中央となった状態
が前記対象反射体168の中心であり、3つのパルス位
置を検出することで該対象反射体168の中心を検出す
ることができる。該対象反射体168の中心を検出した
後の作動については前述した場合と共通であるので説明
を省略する。
り、対象反射体168として図25(A)を用いたもの
である。矩形の基板121上に反射層122が形成さ
れ、対角線で2分割された1方にλ/4複屈折部材12
3が貼設され、他方は前記反射層122露出部分であ
り、該露出部分は入射光束の偏光方向を保存して反射す
る反射部、前記λ/4複屈折部材123部分は入射光束
に対して偏光方向を変換して反射する偏光変換反射部と
して偏光方向が異なる様構成されたものである。而し
て、分割された前記反射層122露出部分と前記λ/4
複屈折部材123部分は走査方向の幅が走査位置の移動
と共に逆比例する様に構成されている。
光のレーザ光線を照射し、反射光検出部164に位相の
異なる反射レーザ光線を識別する光学系を具備するもの
である。即ち、図6で示したと同様、前記孔開きミラー
103の反射光軸上にコンデンサレンズ110、第2λ
/4複屈折部材111、ピンホール112、偏光ビーム
スプリッタ113、フォトダイオード等から成る第1受
光器114を前記孔開きミラー103側から順次配設さ
れ、前記偏光ビームスプリッタ113の反射光軸上にフ
ォトダイオード等から成る第2受光器115が配設され
ている。前記第1受光器114、前記第2受光器115
からの出力は反射光検出回路116に入力される。
射光検出部164に入射する偏光反射レーザ光線を分割
して前記第1受光器114、前記第2受光器115に入
射させるが、前記発光部162から射出されたレーザ光
線が前記λ/4複屈折部材を2回透過し本体に戻って来
た偏光反射レーザ光線が前記第1受光器114に、又そ
れとは異なる偏光方向の反射層122からのレーザ光線
が前記第2受光器115に入射する様、前記第2λ/4
複屈折部材111、前記偏光ビームスプリッタ113が
配置される。
射光検出回路116を具備している。
射レーザ光線と前記λ/4複屈折部材123で反射され
た反射レーザ光線とでは位相がλ/2異なっている為、
前記第2λ/4複屈折部材111により直線偏光に変換
された2つの反射レーザ光線では偏光面が90°異なっ
ている。従って、前述した様に反射層122露出部分で
反射された反射レーザ光線とλ/4複屈折部材123で
反射された反射レーザ光線とでは、図25(B)に示さ
れる如く前記第1受光器114と前記第2受光器115
に入射する光量に差異が生じる。
象反射体168に走査し、更に走査位置を上下に移動す
ることで、前記反射層122露出部分で反射された反射
レーザ光線と前記λ/4複屈折部材123で反射された
反射レーザ光線とで信号の強さが逆比例で変化し、両者
の信号の位置したところが対象反射体168の中心であ
り、前記偏光反射光検出回路116により前記対象反射
体168の中心を検知することができる。該対象反射体
168の中心を検出した後の作動については前述した場
合と共通である。
射体として使用した場合の傾斜方向、傾斜角設定作動を
図19を参照して説明する。図20の対象反射体を使用
した場合と同様装置を水平基準面に設定後、レーザ光線
の回転照射が開始し傾斜方向の走査をする。対象反射体
168からの反射光を検出すると本体部4を回動し傾斜
方向の設定を行う。
まま回動部163を回転し、レベル調整モータ31,3
2を作動させレーザ投光器10を傾斜させる。
に対する照射位置を変えつつ水平方向に走査すること
で、対象反射体168の中心位置が検出できるので、装
置を停止することなく、傾斜角の設定、傾斜角の表示が
できる。
の設置方向を測量機自体で検知するので、人為的誤差が
介在せず正確であり、又下方にレーザ光線を発する場合
はレーザ測量機の基準位置への合わせが容易になる。特
に、レーザ測量機を地表より高い位置に設置しなければ
ならない場合等特に有用である。
ある。
図である。
である。
明図である。
ある。
示すブロック図である。
示す回路図である。
斜視図である。
射光検出回路からの出力の関係を示す説明図である。
ロック図である。
である。
構を具備したレーザ測量機の断面図である。
可能な機構を具備したレーザ測量機のブロック図であ
る。
照射されるレーザ光線の傾きを決定する場合の作動説明
図である。
照射されるレーザ光線の傾きを決定する場合の作動説明
図である。
の傾きを決定する場合の作動を示すフロチャートであ
る。
の傾きを決定する場合の作動を示すフロチャートであ
る。
図である。
説明図である。
示す説明図である。
る。
を示すブロック図である。
れる対象反射体の説明図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 レーザ光線を発する発光部と、レーザ光
線を回転走査する回動部と、レーザ光線を水平面に対し
て少なくとも1方向の任意の角度に傾斜させる傾斜機構
と、該回動部と連動してレーザ光線の射出方向を検出す
る回転角検出器と、対象反射体からの反射光を検知する
反射光検出部と、該反射光検出部からの信号から対象反
射体に対する向きのずれを検出すると共に向きのずれに
関する情報を求めるアライメント表示部とから少なくと
も成る本体部と、該本体部からのレーザ光線を本体部に
反射する対象反射体とを少なくとも具備することを特徴
とするレーザ測量機。 - 【請求項2】 発光部がレーザ光線を変調し、反射光検
出部が変調したレーザ光線を検出するフィルタを具備す
ると共に反射受光信号の重心位置を求め対象反射体の中
心を求める請求項1のレーザ測量機。 - 【請求項3】 対象反射体が、対象反射体に入射するレ
ーザ光線が円偏光である場合に、入射するレーザ光線の
円偏光を保存したまま反射する反射面と、入射するレー
ザ光線の円偏光とは異なる円偏光で反射する反射面から
構成され、本体部の発光部が円偏光のレーザ光線を発
し、反射光検出部が射出した円偏光のレーザ光線と、射
出した円偏光とは異なる円偏光のレーザ光線とを分離し
て検知して前記対象反射体の2種類の反射面の境界を検
知することで対象反射体の中心を検出する請求項1のレ
ーザ測量機。 - 【請求項4】 本体部が本体回転部に設けられ、該本体
回転部が本体部を垂直軸心を中心に回転可能とした請求
項1のレーザ測量機。 - 【請求項5】 アライメント表示部が演算した対象反射
体に対する本体部の向きのずれを表示する表示器を具備
する請求項1のレーザ測量機。 - 【請求項6】 アライメント表示部が演算した対象反射
体に対する本体部の向きのずれを基に、本体部を対象反
射体に正対させる様本体回転部を制御する回動制御部を
具備する請求項4のレーザ測量機。 - 【請求項7】 回転角検出器がエンコーダであり、該エ
ンコーダに少なくとも1つのインデックスを設けた請求
項1のレーザ測量機。 - 【請求項8】 発光部から上下2方向にレーザ光線を発
する様構成した請求項1のレーザ測量機。 - 【請求項9】 対象反射体に形成された反射層の幅が上
下方向に漸次変化する様形成した請求項1のレーザ測量
機。 - 【請求項10】 対象反射体に形成された反射層の幅が
上下方向の所要位置で極値を有する様形成した請求項1
のレーザ測量機。 - 【請求項11】 非反射部で2分割された反射層を有
し、該2つの反射層幅が上下方向の位置変化で幅が変化
する様形成した請求項1のレーザ測量機。 - 【請求項12】 帯状の反射層を複数形成し、対象反射
体を照射走査した場合に複数のパルス状レーザ光線が反
射される様にした請求項1のレーザ測量機。 - 【請求項13】 対象反射体が、対象反射体に入射する
レーザ光線が円偏光である場合に、入射するレーザ光線
の円偏光を保存したまま反射する反射面と、入射するレ
ーザ光線の円偏光とは異なる円偏光で反射する反射面か
ら構成され、該2つの反射面の幅が上下方向の位置変化
で幅が変化する様形成した請求項1のレーザ測量機。 - 【請求項14】 対象反射体への照射走査位置を上下方
向に移動させ、対象反射体からの反射レーザ光線の幅変
化より上下方向の目標中心を検出する請求項9〜請求項
13のレーザ測量機。 - 【請求項15】 傾斜機構を傾斜させ対象反射体の目標
中心を検出し、その傾斜機構からの出力に基づき水平面
からの傾斜角を表示器に表示させる様構成した請求項9
〜請求項14のレーザ測量機。 - 【請求項16】 対象反射体が上下に分離された反射層
を有し、対象反射体に対して上下方向に照射走査した場
合に得られる、対象反射体からの反射レーザ光線の重心
位置を求めることで上下方向の目標中心を検出する請求
項1のレーザ測量機。 - 【請求項17】 傾斜機構の傾斜設定を手動で操作する
手動設定機構を設けた請求項1のレーザ測量機。
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