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JP2002286450A - レーザ照準装置 - Google Patents

レーザ照準装置

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JP2002286450A
JP2002286450A JP2001094002A JP2001094002A JP2002286450A JP 2002286450 A JP2002286450 A JP 2002286450A JP 2001094002 A JP2001094002 A JP 2001094002A JP 2001094002 A JP2001094002 A JP 2001094002A JP 2002286450 A JP2002286450 A JP 2002286450A
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JP
Japan
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light
laser
laser beam
aiming device
light source
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JP2001094002A
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JP4712212B2 (ja
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Fumio Otomo
文夫 大友
Junichi Furuhira
純一 古平
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Topcon Corp
Original Assignee
Topcon Corp
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Publication date
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Priority to US10/097,917 priority patent/US6675489B2/en
Priority to EP02252287A priority patent/EP1245926B1/en
Priority to DE60238093T priority patent/DE60238093D1/de
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Publication of JP2002286450A5 publication Critical patent/JP2002286450A5/ja
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    • G—PHYSICS
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
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    • G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光学系とレーザ照準装置本体との位置関係を検
出する手段を設け、用途分けしてレーザ光線の射出形態
を変更した場合でも、鉛直、水平の精度の維持を可能と
したものである。 【解決手段】自由液面を形成する液体部材４１と固定し
て設けられた固定反射部材５３とを有し、前記自由液面
と固定反射部材との角度偏差を検出する傾斜検出装置３
３と、該傾斜検出装置を収納する本体部２と、該本体部
に着脱可能なレーザ光線照射部３とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水平又は鉛直方向
にレーザ光線を射出し、レーザ照射基準面を形成し、或
は基準点を投光するレーザ照準装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザ照準装置としては、鉛直を
補償されたレーザ光線を回転するペンタプリズムを介し
て照射し、水平レーザ照射基準面を形成するもの、又は
レーザ照準装置を９０°倒して同様に回転するペンタプ
リズムを介してレーザ光線を照射し、鉛直レーザ照射基
準面を形成するものがある。
【０００３】又、レーザ光線を一方向、若しくは複数方
向に照射し、一点若しくは複数点の基準点を形成するレ
ーザ照準装置がある。
【０００４】上記レーザ照射基準面を形成するレーザ照
準装置、基準点を形成するレーザ照準装置はそれぞれ個
別のレーザ照準装置の場合もあるが、経済的な理由から
光学系の一部を交換可能にし、或は光学系全体をユニッ
トで交換可能にする等し、光学系を用途に応じて使い分
けることが可能な構成とし、一台のレーザ照準装置に於
いてレーザ照射基準面の形成と基準点の形成とを可能に
しているレーザ照準装置がある。
【０００５】レーザ照準装置に於いて正確な基準面、基
準点を形成する為にはレーザ光線の照射方向を鉛直、或
は水平に正確に補償する必要がある。
【０００６】レーザ照射基準面の形成と、基準点の形成
が可能なレーザ照準装置に於いても、気泡管を具備した
傾斜センサを具備し、レーザ照準装置自体の整準を行っ
ており、レーザ光線が鉛直、水平に照射される様になっ
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、光学系を交
換できる構成のレーザ照準装置に於いて、例えば回転プ
リズムを着脱したり、或は光学系全体を使用用途毎に交
換するが、光学系とレーザ照準装置本体との位置決め、
即ち光学系の光軸と傾斜センサの基準角との関係を検出
する手段を具備してはなかった。この為、光学系の光軸
が傾斜センサの基準角に対して偏角してしまい、レーザ
照射面若しくはレーザ照射線の精度が鉛直又は水平から
著しく逸脱してしまうという問題があった。
【０００８】本発明は斯かる実情に鑑み、光学系とレー
ザ照準装置本体との位置関係を検出する手段を設け、用
途分けしてレーザ光線の射出形態を変更した場合でも、
鉛直、水平の精度の維持を可能としたものである。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】本発明は、自由液面を形成
する液体部材と固定して設けられた固定反射部材とを有
し、前記自由液面と固定反射部材との角度偏差を検出す
る傾斜検出装置と、該傾斜検出装置を収納する本体部
と、該本体部に着脱可能なレーザ光線照射部とを具備す
るレーザ照準装置に係り、又前記傾斜センサの傾斜検出
結果に基づき傾斜角表示、警告表示を行う表示部を具備
したレーザ照準装置に係り、又前記傾斜センサの傾斜検
出結果に基づき整準を行う整準部を具備したレーザ照準
装置に係り、又前記本体部を整準する粗整準部と前記レ
ーザ光線照射部を前記本体部とは独立して整準する精整
準部とを具備するレーザ照準装置に係り、又前記固定反
射部材は前記レーザ光線照射部に設けられたレーザ照準
装置に係り、又前記傾斜検出装置が前記液体部材に投光
する自由液面投光系と、前記固定反射部材に投光する固
定反射部材投光系と、前記液体部材の自由液面からの反
射光と前記固定反射部材からの反射光を受光素子に導く
受光光学系と、受光素子が受光した２つの反射像の偏差
から前記本体部の傾きを演算する演算処理部を具備する
レーザ照準装置に係り、又前記自由液面投光系に第１パ
ターンが設けられ、前記固定反射部材投光系に第２パタ
ーンが設けられ、前記反射像はパターン像であるレーザ
照準装置に係り、又前記第１パターン、第２パターンは
暗視野パターンであるレーザ照準装置に係り、又前記自
由液面投光系、固定反射部材投光系は同位相の直線偏光
を投光し、前記液体部材への入射、反射の共通光路に１
／４位相差板が設けられ、前記固定反射部材への入射、
反射の共通光路に１／４位相差板が設けられ、前記受光
光学系は前記液体部材、固定反射部材からの反射光のみ
を透過する偏光光学部材を具備したレーザ照準装置に係
り、又投光光束の偏光方向が偏光板により方向付けされ
ているレーザ照準装置に係り、前記レーザ光線照射部は
レーザ光線を発するレーザ光源を有し、前記レーザ光線
を回転照射するレーザ照準装置に係り、又前記レーザ光
線照射部は少なくとも１つのスポット光束を形成するレ
ーザ照準装置に係り、又前記レーザ光線照射部はレーザ
光線分割手段を具備し、該レーザ光線分割手段は一端部
に直角プリズムが設けられた菱形プリズムであり、前記
一端部はレーザ光線を透過光と反射光に分割するレーザ
照準装置に係り、又前記レーザ光線照射部はシリンダレ
ンズを通してレーザ光線を照射するレーザ照準装置に係
り、又前記レーザ光線照射部は円柱レンズを通してレー
ザ光線を照射するレーザ照準装置に係り、又前記円柱レ
ンズに入射するレーザ光線の入射光束の断面方向を変更
可能とし、扇状レーザ光線の広がり角を変更可能とした
レーザ照準装置に係り、又扇状レーザ光線は鉛直面上を
走査し、扇状レーザ光線の中心光軸が鉛直方向にある場
合と水平方向にある場合で、扇状レーザ光線の広がり角
が変化するレーザ照準装置に係り、又前記レーザ光線照
射部は２つの扇状レーザ光線を照射し、該２つの扇状レ
ーザ光線は交差して照射されるレーザ照準装置に係り、
又前記着脱可能なレーザ光線照射部は、遠隔操作により
制御されるレーザ照準装置に係り、又遠隔操作は光通信
を利用するレーザ照準装置に係り、又前記自由液面投光
系の光源と、前記液体部材の自由液面とが共役な関係に
配置されているレーザ照準装置に係り、又前記自由液面
投光系、固定反射部材投光系、受光光学系がビームスプ
リッタを有し、該ビームスプリッタが半透過面を透過す
る透過光に対して傾斜する面を有しているレーザ照準装
置に係り、又前記液体部材が容器に収納され、該容器の
上面は前記自由液面を透過する透過光に対して傾斜して
いるレーザ照準装置に係り、又前記自由液面投光系はレ
ーザ光線を前記液体部材に向け反射し、該液体部材から
の反射光を透過するハーフミラーを具備し、該ハーフミ
ラーと前記液体部材とは光学的に一体に構成されている
レーザ照準装置に係り、又前記ハーフミラーと前記液体
部材とは光学部材を介して光学的に一体化されているレ
ーザ照準装置に係り、又前記液体部材の屈折率と、前記
光学部材の屈折率とは、近似値となっているレーザ照準
装置に係り、又前記液体部材と前記光学部材との間に反
射防止膜が施されているレーザ照準装置に係り、又前記
自由液面投光系と、前記固定反射部材投光系とが共通の
光源と、該光源からの光線を前記液体部材への光束と、
前記固定反射部材への光束とに分割するビームスプリッ
タとを具備するレーザ照準装置に係り、更に又前記共通
の光源からの光束が透過する様配置されたパターンを具
備し、該パターンは更に前記液体部材への光束が透過す
るパターンと固定反射部材への光束を透過するパターン
を有しているレーザ照準装置に係るものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。
【００１１】図１は本発明の第１の実施の形態の概略構
成を示しており、図中、１は整準部、２は本体部、３は
レーザ光線照射部である。
【００１２】前記整準部１について説明する。
【００１３】固定基板５は４本の脚柱６により支持され
ている。前記固定基板５の下面側に第１傾動モータ７が
設けられ、該第１傾動モータ７の出力軸は上方に突出
し、突出端部には第１駆動ギア８が嵌着されている。又
前記固定基板５には第１従動ギア９が回転自在に設けら
れ、該第１従動ギア９は前記第１駆動ギア８に第１減速
アイドルギア１０を介して噛合している。前記第１従動
ギア９の中心にはナット部が形成され第１傾動ロッド１
１が螺合貫通し、上端が突出すると共に該第１傾動ロッ
ド１１の上端は球面に形成されている。該第１傾動ロッ
ド１１にはＬ字状の回止め金具１２が固着され、該回止
め金具１２は前記本体部２の筐体３０の底部を摺動自在
に貫通しており、上下変位は可能であるが回転は規制さ
れている。
【００１４】又、前記固定基板５の下面側に第２傾動モ
ータ１３が設けられ、該第２傾動モータ１３の出力軸は
上方に突出し、突出端部には第２駆動ギア１４が嵌着さ
れている。又前記固定基板５には第２従動ギア１５が回
転自在に設けられ、該第２従動ギア１５は前記第２駆動
ギア１４に第２減速アイドルギア１６を介して噛合して
いる。該第２減速アイドルギア１６の中心にはナット部
が形成され第２傾動ロッド１７が螺合貫通し、上端が突
出すると共に該第２傾動ロッド１７の上端は球面に形成
されている。該第２傾動ロッド１７にはＬ字状の回止め
金具１８が固着され、該回止め金具１８は前記本体部２
の筐体３０の底部を摺動自在に貫通しており、上下変位
は可能であるが回転は規制されている。
【００１５】前記第１傾動ロッド１１と第２傾動ロッド
１７とが等距離に位置する様に支柱１９が前記固定基板
５に立設され、前記支柱１９と前記第１傾動ロッド１
１、第２傾動ロッド１７との位置関係は直交座標の交点
に前記支柱１９が位置し、前記第１傾動ロッド１１と第
２傾動ロッド１７はそれぞれ座標軸上に位置する関係と
なっている。
【００１６】前記筐体３０の底部には筒状凹部３１が形
成され、該筒状凹部３１の上端には球面座３２が設けら
れている。前記支柱１９の上端は球状となっており、該
支柱１９は前記筒状凹部３１に挿入され、上端が前記球
面座３２に回転可能に当接している。
【００１７】而して、前記第１傾動ロッド１１、第２傾
動ロッド１７、支柱１９の３点で前記筐体３０が支持さ
れ、該筐体３０は前記支柱１９を中心に２方向に傾動可
能となっている。
【００１８】前記筐体３０の下面にはＶブロック２１が
取付けられ、前記第１傾動ロッド１１の上端は前記Ｖブ
ロック２１のＶ溝２２に当接しており、該Ｖ溝２２の中
心は前記第１傾動ロッド１１の軸心、前記支柱１９の軸
心を含む平面内に含まれる。
【００１９】又、前記筐体３０の下面には滑り座２３が
設けられ、前記第２傾動ロッド１７の上端は前記滑り座
２３に摺動自在に当接している。
【００２０】前記固定基板５、筐体３０間にはスプリン
グ２４が張設され、前記筐体３０の下面を下方、即ち前
記Ｖブロック２１を前記第１傾動ロッド１１の上端に押
圧すると共に前記滑り座２３を前記第２傾動ロッド１７
の上端に押圧している。
【００２１】而して、前記第１傾動モータ７を駆動する
ことで、前記第１傾動ロッド１１が上下方向に変位し、
前記筐体３０は前記支柱１９を中心に傾動する。又、前
記第２傾動モータ１３を駆動することで、前記第２傾動
ロッド１７が上下方向に変位し、前記筐体３０が前記支
柱１９を中心に傾動する。前記第１傾動ロッド１１の先
端は前記Ｖ溝２２に係合しているので、前記筐体３０の
水平方向の回転は規制され、前記第２傾動モータ１３、
第２傾動ロッド１７の駆動で正確に２方向での傾動が行
われる。
【００２２】前記本体部２は少なくとも差動型の傾斜検
出装置３３、演算処理部５５、表示部１４０を具備して
いる。
【００２３】以下、特に前記傾斜検出装置３３について
説明する。
【００２４】水平方向に光線を発する第１光源３５、例
えばＬＥＤが設けられ、該第１光源３５の投光光軸上に
第１コンデンサレンズ３６、第１パターン３７、第２コ
ンデンサレンズ３８、第１ハーフミラー３９が配設さ
れ、該第１ハーフミラー３９の反射光軸上に液体部材４
１が配設され、該液体部材４１は自由液面を形成する様
に容器（図示せず）に入れられている。前記液体部材４
１の材質としては適度な粘性を有する液体、例えばシリ
コンオイルが使用される。前記第１光源３５と液体部材
４１の自由液面とは共役な位置に配置することも可能で
ある。
【００２５】前記第１光源３５、第１コンデンサレンズ
３６、第１パターン３７、第２コンデンサレンズ３８、
第１ハーフミラー３９等は自由液面投光系４０を構成す
る。
【００２６】前記第１ハーフミラー３９で反射されたレ
ーザ光線は前記液体部材４１の自由液面で反射され、前
記第１ハーフミラー３９を透過する。該第１ハーフミラ
ー３９の透過光軸４５上に第２ハーフミラー４２、第３
コンデンサレンズ４３、受光手段４４が配設される。該
受光手段４４は例えばリニアセンサが用いられる。
【００２７】前記第１ハーフミラー３９の透過光軸４５
と平行な投光光軸を有する第２光源４６が配設され、該
第２光源４６の投光光軸上に第４コンデンサレンズ４
７、第２パターン４８、第５コンデンサレンズ４９、第
３ハーフミラー５１が配設され、該第３ハーフミラー５
１は前記第２ハーフミラー４２と対向している。前記筐
体３０上部の前記第３ハーフミラー５１の対向部分には
反射開口部５２が穿設され、該反射開口部５２には反射
部材５３（後述）が臨接している。
【００２８】前記第２光源４６、第４コンデンサレンズ
４７、第２パターン４８、第５コンデンサレンズ４９、
第３ハーフミラー５１等は固定反射部材投光系５０を構
成し、前記第１ハーフミラー３９、第２ハーフミラー４
２、第３ハーフミラー５１、第３コンデンサレンズ４
３、受光手段４４等は受光光学系５６を構成する。
【００２９】而して、前記第２光源４６から射出された
光線は前記第４コンデンサレンズ４７、第２パターン４
８、第５コンデンサレンズ４９、第３ハーフミラー５１
を透過し、前記反射部材５３で反射され、前記第３ハー
フミラー５１、第２ハーフミラー４２で反射され、前記
第３コンデンサレンズ４３を経て前記受光手段４４に受
光される。前記反射部材５３からの反射光で前記第２ハ
ーフミラー４２で反射された状態の反射光軸５４は前記
透過光軸４５が鉛直の場合に該透過光軸４５に合致する
様になっている。
【００３０】後で詳述するが、前記透過光軸４５は前記
液体部材４１の自由液面で反射されたものであり、従っ
て、前記本体部２が傾斜していると、前記液体部材４１
の自由液面は前記本体部２に対して相対的に傾斜し、そ
の結果、反射光軸が偏角し、前記受光手段４４での受光
位置が変位する。その変位量を検出することで、前記本
体部２の傾斜を検出することが可能である。
【００３１】次に、前記第２光源４６の投光光軸は前記
本体部２に対して固定している。従って、前記反射部材
５３が前記本体部２に対して相対的に傾斜していれば、
前記反射部材５３で反射した反射光の反射光軸、即ち前
記反射光軸５４に偏角が生じ、前記受光手段４４での受
光位置に変位が生じる。その変位量を検出することで、
前記本体部２に対する前記反射部材５３の傾斜を検出す
ることが可能である。該反射部材５３を前記レーザ光線
照射部３に固着し一体としておけば、前記本体部２と前
記レーザ光線照射部３との傾斜を検出することができ
る。
【００３２】前記受光手段４４の受光信号は前記演算処
理部５５に入力され、該演算処理部５５では前記液体部
材４１の自由液面の傾き、或は前記反射部材５３の傾き
が演算され、該演算結果に基づき前記第１傾動モータ
７、第２傾動モータ１３を駆動制御し、前記本体部２の
傾きを調整する。又、前記演算処理部５５の演算結果、
即ち前記傾斜検出装置３３の傾斜検出結果は前記表示部
１４０に表示される。表示内容は、前記液体部材４１の
自由液面と前記反射部材５３の角度偏差、或は角度偏差
が許容値、設定値を越えた場合の警告表示、レーザ照準
装置全体の傾斜角等である。
【００３３】前記レーザ光線照射部３について説明す
る。
【００３４】該レーザ光線照射部３は前記本体部２にイ
ンロー方式で着脱可能であり、前記レーザ光線照射部３
は前記本体部２に取付けると、前記レーザ光線照射部３
と本体部２との位置決めが略なされる様になっている。
【００３５】前記レーザ光線照射部３はケーシング６０
と該ケーシング６０に収納される投光部６１、回動部６
２を具備している。
【００３６】前記ケーシング６０は底面から突出する中
空嵌合部６３を有し、該中空嵌合部６３は前記筐体３０
の上面に形成された嵌合凹部６４に嵌合する様になって
いる。前記反射開口部５２は前記嵌合凹部６４の底部に
穿設され、前記反射部材５３は前記中空嵌合部６３の底
面に前記投光部６１の投光光軸と垂直となる様に取付け
られている。又、前記ケーシング６０の側壁には投光窓
６５が穿設され、後述する様に、該投光窓６５よりレー
ザ光線が照射される。
【００３７】前記中空嵌合部６３には中空の光源ホルダ
６６が嵌合され、固着されている。該光源ホルダ６６に
はレーザ光源６７及びコンデンサレンズ６８が保持さ
れ、前記レーザ光源６７、コンデンサレンズ６８の光軸
は前記第２光源４６の投光光軸と同一となる様になって
いる。前記光源ホルダ６６の上端には中空回転軸６９が
固着され、該中空回転軸６９にプリズムホルダ７１が軸
受７２を介して回転自在に設けられ、前記プリズムホル
ダ７１にはペンタプリズム７３が固着されている。前記
レーザ光源６７から射出されたレーザ光線は前記ペンタ
プリズム７３により、直角方向（水平方向）に偏向さ
れ、更に前記投光窓６５から照射される。前記光源ホル
ダ６６、レーザ光源６７、コンデンサレンズ６８、中空
回転軸６９等は前記投光部６１を構成する。上記した様
に、前記反射部材５３は前記レーザ光源６７の光軸と垂
直であるので、前記反射部材５３を水平にすることで、
レーザ光線の照射方向は水平となる。
【００３８】前記中空回転軸６９には走査従動ギア７４
が嵌着されている。又、前記中空回転軸６９には水平方
向に延出するモータブラケット７５が取付けられ、該モ
ータブラケット７５に走査モータ７６が取付けられ、該
走査モータ７６の出力軸に走査駆動ギア７７が設けら
れ、該走査駆動ギア７７は前記走査従動ギア７４と噛合
し、前記走査モータ７６の駆動により、前記走査駆動ギ
ア７７、走査従動ギア７４を介して前記ペンタプリズム
７３が全周回転、或は所定範囲で往復回転し、該ペンタ
プリズム７３から照射されるレーザ光線により、全周に
亘り、或は所定範囲でレーザ光線基準面が形成される。
前記プリズムホルダ７１、ペンタプリズム７３、走査従
動ギア７４、走査モータ７６、走査駆動ギア７７等は前
記回動部６２を構成する。尚、特に図示していないが、
前記走査従動ギア７４と一体にエンコーダが設けられ、
該エンコーダから前記プリズムホルダ７１の回転角度を
求め、前記ペンタプリズム７３からのレーザ光線の照射
方向を検出できる様になっている。
【００３９】以下、前記傾斜検出装置３３の作用につい
て詳述する。
【００４０】前記第１パターン３７は透明な基板に不透
明なパターンを形成するか、或は不透明な基板にパター
ンを打抜いたものであり、暗視野パターン８０は、例え
ば図３に示される。
【００４１】該暗視野パターン８０はスリット８１を所
定等間隔（ピッチｐ）で打抜き形成したスリット列であ
り、スリット列の方向を、例えばｘ軸方向とする。前記
各スリット８１は一方向に漸次幅が減少する細長３角形
状をしており、長手方向がｙ軸方向に一致している。前
記受光手段としては、例えばＣＣＤリニアセンサ４４が
用いられ、該リニアセンサ４４の方向はｘ軸と一致して
いる。
【００４２】前記傾斜検出装置３３は前記液体部材４１
の自由液面の傾き、即ち本体部２の傾き、前記反射部材
５３の傾き、即ち前記本体部２に対するレーザ光線照射
部３の傾きを検出することができる。
【００４３】先ず、前記液体部材４１の自由液面の傾き
について説明する。
【００４４】前記第１光源３５から射出された光線は、
前記第１コンデンサレンズ３６、第１パターン３７、第
２コンデンサレンズ３８、第１ハーフミラー３９を経て
液体部材４１に入射され、自由液面によって反射され
る。反射光は前記第１ハーフミラー３９、第２ハーフミ
ラー４２、第３コンデンサレンズ４３を経て前記リニア
センサ４４に投影される。即ち、前記暗視野パターン８
０が前記リニアセンサ４４に投影される。前記傾斜検出
装置３３が傾けば、前記液体部材４１の自由液面は水平
を保つので、傾斜角度に比例して、前記液体部材４１上
の暗視野パターン８０の像が移動することになる。
【００４５】ここで前記傾斜検出装置３３が角度θ傾い
た場合には、図４に示す様に、前記液体部材４１の屈折
率をｎとすると、自由液面からの反射光は２ｎθ傾くこ
とになる。前記受光手段であるリニアセンサ４４上の距
離をＬとすると、
【００４６】 Ｌ＝ｆ×ｔａｎ（２ｎθ） ・・・・・数式１となる。
【００４７】従って、前記暗視野パターン８０のスリッ
ト８１の移動量を前記受光手段４４が検出し、前記演算
処理部５５が傾き角に変換すれば、前記傾斜検出装置３
３の傾きθを測定することができる。
【００４８】次に、前記移動量（前記リニアセンサ４４
上の距離Ｌ）の算出について説明する。
【００４９】前記リニアセンサ４４は、複数のスリット
８１，８１・・・・・の像の列と直交する方向（Ｘ軸方
向）に配置されている。
【００５０】図５に示す様に、スリット８１，８１・・
・・・の特定のパターンをスタートパターンとして着目
し、予め設定しておく水平基準位置から距離ｄｘを測定
すればよい。
【００５１】又、ピッチ間隔以下の距離に関しては、前
記リニアセンサ４４の出力のフーリエ変換を行うことに
より、ピッチ間隔に対する水平基準位置との位相差φを
計算する。
【００５２】φ×ｐ／（２π） ・・・・・・数式２
【００５３】数式２によりφを求めることにより、ピッ
チ間隔以下の距離を高精度に測定可能である。そして、
上記スタートパターンの距離から求めたピッチ間隔以上
の距離と合わせることにより、全体の距離を演算するこ
とができる。
【００５４】次にＹ軸方向の傾き角であるが、Ｙ軸方向
の傾き角は、幅が変化する３角形のスリット８１より演
算する。
【００５５】即ち、Ｘ軸方向に前記リニアセンサ４４が
配置されているので、Ｙ軸方向に傾くと、３角形のスリ
ット８１の幅が変化することになる。この変化量は、Ｙ
軸方向の傾き角と比例する為、前記演算処理部５５は幅
の変化量を基にＹ軸方向の傾き角を算出することができ
る。
【００５６】Ｙ軸方向の幅の測定は、図６に示す様に、
リニアセンサ４４の出力を微分することにより、その立
上がりと立下がりの距離を測定することができる。ま
た、測定精度を上げる為に、全ての信号について演算を
行い、平均の幅ｄｙave を求め、フーリエ変換により得
られたピッチ幅ｐ及び予め決められた比例関係ｋより、
リニアセンサ４４上の距離Ｌを下記数式３により求める
ことができる。
【００５７】Ｌ＝ｋ×ｄｙave／ｐ ・・・・・数式３
【００５８】更に、数式１よりＹ軸方向の傾きを計算す
ることができる。
【００５９】尚、幅が変化する前記スリット８１は、３
角形に限ることなく、幅が変化し、傾きとの対応が設定
されるものであればよい。
【００６０】以上の様に、１つのリニアセンサ４４を利
用するだけで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２軸方向の傾き
を検出することができる。
【００６１】又、リニアセンサでなく、エリアセンサを
採用すれば、エリアセンサ上の光束の位置の変化で、２
軸の位置変化が分かるので、前記暗視野パターン８０を
省略しても良い。
【００６２】更に、自由液面を有する液体部材４１に代
えて、揺動自在な懸垂部材とすることもできる。
【００６３】前記第２光源４６から発せられる光線につ
いて説明する。
【００６４】該第２光源４６から発せられた光線は前記
第４コンデンサレンズ４７で平行光線とされ、前記第２
パターン４８、第５コンデンサレンズ４９、第３ハーフ
ミラー５１を透過して前記反射部材５３に入射し、該反
射部材５３で反射された光線は前記第３ハーフミラー５
１、第２ハーフミラー４２で反射され、前記第３コンデ
ンサレンズ４３を透過して前記リニアセンサ４４で受光
される。前記第５コンデンサレンズ４９、第３コンデン
サレンズ４３により第２光源４６から射出された光線は
前記リニアセンサ４４で結像される。尚、前記第２パタ
ーン４８には前記第１パターン３７と同様な暗視野パタ
ーン８３（図３参照）が形成されている。
【００６５】前記リニアセンサ４４には前記液体部材４
１の自由液面で反射された前記第１光源３５からの光線
と、前記反射部材５３で反射された前記第２光源４６か
らの光線が同時に入射する。
【００６６】前記本体部２が傾斜してなく、前記レーザ
光線照射部３が前記本体部２に対して正確に取付けられ
た状態では、前記リニアセンサ４４に投影された前記第
１パターン３７の暗視野パターン８０と前記第２パター
ン４８の暗視野パターン８３とは合致する。即ち、前記
暗視野パターン８０、暗視野パターン８３は共に水平基
準位置に投影される。
【００６７】前記本体部２が傾くと、前記液体部材４１
の自由液面が水平を保つので、該液体部材４１の自由液
面は前記本体部２に対して相対的に傾斜する。又、前記
反射部材５３は前記本体部２に対して固定であるので、
前記第１光源３５からの光線のみが偏角してゆき、前記
リニアセンサ４４上で前記暗視野パターン８０と暗視野
パターン８３とでずれを生じる（前記第１光源３５の光
線と第２光源４６の光線とでずれを生じる）。
【００６８】従って、前記暗視野パターン８０と暗視野
パターン８３とのずれ量を検出することで前記数式１に
より前記傾斜検出装置３３即ち前記本体部２の傾きを検
出することができる。而して、前記暗視野パターン８３
が前述した距離ｄｘを測定する場合の水平基準位置とし
て機能する。
【００６９】前記液体部材４１により形成される自由液
面は前記傾斜検出装置３３（即ち本体部２）の状態に拘
らず常に水平であり、この自由液面と前記反射部材５３
の反射面が平行になる様に前記整準部１を制御すれば水
平照射面を得ることが可能となる。
【００７０】ここで、前記反射部材５３の反射面と前記
レーザ光源６７の光軸とは組立て誤差等の理由で必ずし
も厳密には垂直でない場合も有り得る。然し乍ら、前記
反射部材５３の反射面と前記レーザ光源６７の光軸は略
垂直であれば、その誤差をオフセット値として整準時に
オフセットさせれば前記光軸は鉛直を維持し、従って回
転照射面は水平を維持できる。
【００７１】上記構造により、レーザ光線照射部３を着
脱可能な構造にしても、常に水平を維持する精度を守る
ことが可能となる。
【００７２】尚、レーザ光線照射部３を図１に示した様
な垂直に取り付ける構造ではなく、水平に着脱するよう
な構造にすれば、回転照射面により鉛直面が得られる。
【００７３】又、前記整準部１により制御する形態に代
え或は併せて、許容範囲以上に前記液体部材４１の自由
液面と反射部材５３との角度差が生じた場合には、警告
又は角度差が許容範囲を越えた表示をすることにより、
許容範囲の精度で設定される光軸或は回転照射面を得る
ことが出来る。
【００７４】図７により、前記傾斜検出装置３３の第２
の実施例を説明する。
【００７５】尚、図７中、図１中で示したものと同等の
ものには同符号を付し、その説明は省略する。
【００７６】図７の実施例では第１ハーフミラー３９を
半透過面８４ａを有するビームスプリッタ８４としたも
のである。該ビームスプリッタ８４では第１光源３５か
らの半透過面８４ａの透過光に対して傾斜する面８４ｂ
を有する。
【００７７】該面８４ｂは前記半透過面８４ａを透過し
た光線を入射光軸から偏向させて反射するので、前記面
８４ｂの反射光はリニアセンサ４４に入射しない。この
為、該リニアセンサ４４が受光する光線に対してノイズ
が減少する。
【００７８】図８により、前記傾斜検出装置３３の第３
の実施例を説明する。
【００７９】尚、図８中、図１中で示したものと同等の
ものには同符号を付し、その説明は省略する。
【００８０】図８は、半透過面８４ａと液体部材４１と
を光学的に一体化させる為の光学部材８５を具備してい
る。該光学部材８５は前記液体部材４１と同一、又は近
似した屈折率を有している。この為、該液体部材４１と
前記光学部材８５との境界面での反射、屈折が防止され
るので、不要な反射光の発生が防止でき、高精度の測定
を実現させることができる。
【００８１】又、前記光学部材８５と液体部材４１との
屈折率が異なる場合、前記光学部材８５と液体部材４１
とが接する面に、光学部材８５の屈折率と液体部材４１
の屈折率との中間の媒質を用いた反射防止膜を設けるこ
とにより、この境界面での反射光を減少させることがで
きる。
【００８２】図９により、前記傾斜検出装置３３の第４
の実施例を説明する。
【００８３】尚、図９中、図１中で示したものと同等の
ものには同符号を付し、その説明は省略する。
【００８４】該第４の実施例は、液体部材４１が容器８
６に封入された場合を示している。
【００８５】該容器８６の上面、即ち前記液体部材４１
の自由液面に対峙する上内面は、自由液面に対して傾斜
している。
【００８６】受光手段４４は前記自由液面で反射された
反射光を受光しているが、前記液体部材４１に入射した
光線の大部分（９０％以上）は前記自由液面を透過して
いる。この為、前記容器８６の上面で反射される反射光
の光量は前記自由液面で反射される光線の光量と比較
し、無視できない値となる。前記容器８６の上内面を傾
斜させることで、該容器８６の上内面での反射光が偏向
し、前記自由液面での反射光とはずれが生じることから
前記容器８６の上内面での反射光は前記受光手段４４で
受光されない。
【００８７】従って、該受光手段４４での受光のＳ／Ｎ
比が向上し、測定精度が向上する。
【００８８】図１０により前記傾斜検出装置３３の第５
の実施例を説明する。
【００８９】尚、図１０中、図１中で示したものと同等
のものには同符号を付し、その説明は省略する。
【００９０】該第５の傾斜検出装置３３の実施例では図
１で示した構成に偏光部材を追加したものであり、図１
の実施の形態に於ける第１ハーフミラー３９、第３ハー
フミラー５１での透過および反射の効率を向上させたも
のである。
【００９１】第１光源３５と第１コンデンサレンズ３６
との間に第１偏光板８７を配設し、又液体部材４１と前
記第１ハーフミラー３９との間に第１λ／４偏光部材８
８を配設する。同様に、第２光源４６と第４コンデンサ
レンズ４７との間に第２偏光板８９を配設し、又反射部
材５３と前記第３ハーフミラー５１との間に第２λ／４
偏光部材９０を配設する。又、前記第１ハーフミラー３
９、第２ハーフミラー４２、第３ハーフミラー５１とし
て偏光ビームスプリッタが用いられる。前記第１ハーフ
ミラー３９、第２ハーフミラー４２、第３ハーフミラー
５１はＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する様になってい
る。
【００９２】光源としては、偏光が規定されない光源と
してＬＥＤ等が用いられる。
【００９３】前記第１光源３５から発せられた光線は、
前記第１偏光板８７でＳ偏光の直線偏光になり、前記第
１ハーフミラー３９に入射する。前記した様に該第１ハ
ーフミラー３９はＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する偏
光ビームスプリッタとして作用する。従って、前記第１
光源３５からの光線は前記液体部材４１へ向かって反射
される。該液体部材４１で反射された光線は前記第１λ
／４偏光部材８８を２回透過することとなり、Ｐ偏光の
直線偏光となる。従って、前記第１ハーフミラー３９、
第２ハーフミラー４２を透過し、前記受光手段４４で受
光される。
【００９４】前記第２光源４６から発せられた光線はＰ
偏光の直線偏光であり、前記第３ハーフミラー５１を透
過して前記反射部材５３で反射される。該反射部材５３
で反射される過程で、前記第２λ／４偏光部材９０を２
回透過することとなるので、反射光はＳ偏光となる。従
って、前記第３ハーフミラー５１、第２ハーフミラー４
２で反射されて、前記受光手段４４に受光される。
【００９５】上記した様に、偏光を用いて、反射、透過
を行っているので、効率が向上し、前記受光手段４４で
の受光量が多くなり、測定精度が向上する。
【００９６】尚、半導体レーザの様に、直線偏光のレー
ザ光線を発する光源を使用すれば、前記第１偏光板８
７、第２偏光板８９は省略することができる。
【００９７】図１１、図１２により傾斜検出装置の第６
の実施例を説明する。
【００９８】該実施例では、図１で示した第１の実施例
に於ける第１光源３５、第２光源４６を１つの光源で機
能させる様にしたものである。
【００９９】第１光源３５の光軸上に第１コンデンサレ
ンズ３６、第１パターン３７、第２コンデンサレンズ３
８を順次配設し、前記第２コンデンサレンズ３８に対向
してビームスプリッタ１４１、該ビームスプリッタ１４
１の上面に容器（図示せず）に入れられた液体部材４１
が設けられている。前記ビームスプリッタ１４１を挾ん
で第２コンデンサレンズ３８の反対側にミラー等の反射
手段１４２を配設し、該反射手段１４２の反射面に臨む
様に反射部材５３が配設されている。該反射部材５３は
本体部２の筐体３０等固定の構造部材に取付けられ、本
体部２が水平にセットされた状態で反射面が水平となる
様になっている。
【０１００】前記液体部材４１の自由液面４１ａと対向
して第３コンデンサレンズ４３、更に受光手段４４が配
設されている。
【０１０１】前記第１パターン３７には光軸を挾んで両
側にパターン１４３，１４４が形成される。而して、前
記パターン１４３を透過した光束が前記液体部材４１に
向かう様に、又前記パターン１４４を透過した光束が前
記反射部材５３に向かう様に光学的配置を決定する。
【０１０２】前記第１光源３５、第１コンデンサレンズ
３６、第１パターン３７、第２コンデンサレンズ３８、
ビームスプリッタ１４１は自由液面投光系を構成し、前
記第１光源３５、第１コンデンサレンズ３６、第１パタ
ーン３７、第２コンデンサレンズ３８、ビームスプリッ
タ１４１、反射手段１４２は固定反射部材投光系を構成
し、前記ビームスプリッタ１４１、第３コンデンサレン
ズ４３は受光光学系を構成する。
【０１０３】前記第１光源３５から発せられた光線は前
記第１コンデンサレンズ３６で平行光束とされ、前記第
１パターン３７では平行光束が透過する。該第１パター
ン３７を透過した平行光束の内、前記パターン１４３を
透過した光束は前記ビームスプリッタ１４１の半透過面
１４１ａで反射され、前記自由液面４１ａに至る。前記
第１パターン３７と前記自由液面４１ａは共役な位置に
配置され、前記パターン１４３は前記自由液面４１ａで
結像される。該自由液面４１ａで反射され半透過面１４
１ａを透過した光束は前記第３コンデンサレンズ４３に
より前記受光手段４４に結像される。
【０１０４】前記パターン１４４を透過した光束は前記
半透過面１４１ａを透過し、前記反射手段１４２で反射
偏向され、前記反射部材５３に向かう。更に、該反射部
材５３、反射手段１４２、半透過面１４１ａで反射され
た光束は、前記第３コンデンサレンズ４３で前記受光手
段４４に結像される。
【０１０５】而して、前記受光手段４４上には前記自由
液面４１ａで反射されたパターン１４３と、前記反射部
材５３で反射されたパターン１４４が同時に結像され
る。
【０１０６】傾斜検出装置自体が傾斜すると前記自由液
面４１ａは水平を維持するので、傾斜検出装置自体に対
して相対的に傾斜する。
【０１０７】前記した光学系は傾斜検出装置自体に一体
且つ固定して設けられているので、前記受光手段４４の
パターン１４３の受光位置が傾斜と共に移動する。
【０１０８】移動量は、上述したと同様に、前記自由液
面４１ａの傾斜角θ、液体の屈折率ｎ、第３コンデンサ
レンズ４３の焦点距離ｆとすると、前述した数式１、即
ち、Ｌ＝ｆ×ｔａｎ（２ｎθ）で表される。
【０１０９】一方、前記反射部材５３で反射されたパタ
ーン１４４は本体部２が傾斜しても変化はなく、前記受
光手段４４上の受光位置は変わらない。従って、両パタ
ーン１４３，１４４像の位置の変位を求めることで、本
体部２の傾斜角を求めることができる。
【０１１０】次に、前記反射部材５３を本体部２に着脱
可能に取付けられたアッセンブリ、部品に取付けた場
合、アッセンブリ、部品を水平とするには前記反射部材
５３と前記自由液面４１ａとを平行にすればよい。従っ
て、前記受光手段４４で受光されるパターン１４３の受
光位置とパターン１４４の受光位置との偏差を０とすれ
ば、前記自由液面４１ａと前記反射部材５３が平行とな
るので、偏差が０となる方向に本体部２を整準すればよ
い。従って、複数のアッセンブリ、部品を本体部２に着
脱して使用する場合に、精度よく水平を補償した状態で
の機器の使用が可能となる。
【０１１１】以下は、前記レーザ光線照射部３について
更に説明する。
【０１１２】図１３は該レーザ光線照射部の第２の実施
例を示している。
【０１１３】尚、図１３中、図１中で示したものと同等
のものには同符号を付し、その説明は省略する。
【０１１４】筐体３０の嵌合凹部６４に嵌脱可能なベー
ス９３を嵌合し、該ベース９３には回転軸受９４を介し
て回転軸９５を回転自在に取付け、該回転軸９５に光源
ホルダ９６を固着する。該光源ホルダ９６は筒状であ
り、一端側に投光窓９７が設けられ、該投光窓９７の中
心線を投光光軸とするレーザ光源９８、コンデンサレン
ズ９９が設けられている。該コンデンサレンズ９９は平
行なレーザ光束を形成、又は所要の有限の距離に合焦す
る。
【０１１５】前記ベース９３の下面には反射部材５３が
前記投光光軸と平行に設けられ、第２光源４６からの光
線を反射する様になっている（図１参照）。尚、前記筐
体３０内部には図１で示した傾斜検出装置３３を具備し
ている。
【０１１６】而して、上記構成のレーザ光線照射部３は
前記筐体３０に対して着脱可能であり、前記反射部材５
３が水平であるかどうかは前記傾斜検出装置３３により
検出され、傾斜していた場合には、警告が発せられ、或
は整準が行われる。
【０１１７】前記反射部材５３の水平が補償されること
で、前記レーザ光源９８から発せられるレーザ光線は水
平な基準線となり、投光点でレーザ照射スポットを形成
する。
【０１１８】更に、前記光源ホルダ９６を適宜回転する
ことで任意の位置でレーザ照射スポットを形成させるこ
とができる。
【０１１９】図１４は前記レーザ光線照射部の第３の実
施例を示している。
【０１２０】尚、図１４中、図１３中で示したものと同
等のものには同符号を付し、その説明は省略する。
【０１２１】筐体３０には嵌合凹部６４が形成され、該
嵌合凹部６４にベース９３が嵌合され、該ベース９３に
回転軸受９４を介して筒状の光源部ホルダ１０１が回転
自在に設けられ、該光源部ホルダ１０１の底面には反射
部材５３設けられている。該反射部材５３は第２光源４
６の光軸に対して垂直となっている（図１参照）。
【０１２２】前記光源部ホルダ１０１の内部には半導体
レーザ等のレーザ光源９８、コンデンサレンズ９９が前
記反射部材５３に対し光軸が垂直となる様に設けられ、
該光軸と中心線が同一となる様円柱レンズ１０２が設け
られている。前記コンデンサレンズ９９は前記レーザ光
源９８からのレーザ光線を平行光束とし、前記円柱レン
ズ１０２の端面は光軸に対して垂直であり、レーザ光線
は前記円柱レンズ１０２内を直進する。
【０１２３】前記光源部ホルダ１０１の上端には中空の
軸１０３を介してコーナプリズムホルダ１０４が回転可
能に取付けられ、該コーナプリズムホルダ１０４には前
記コーナプリズム１０５が保持されている。又、前記コ
ーナプリズムホルダ１０４の下面にはペンタプリズムホ
ルダ１０６が固着され、該ペンタプリズムホルダ１０６
にはペンタプリズム１０７が保持されている。前記軸１
０３、コーナプリズムホルダ１０４、ペンタプリズムホ
ルダ１０６には前記コーナプリズム１０５、ペンタプリ
ズムホルダ１０６に入射し、更に反射するレーザ光線が
通過する光路孔１０８が形成されている。
【０１２４】而して、前記レーザ光源９８からのレーザ
光線は前記コーナプリズム１０５により入射したレーザ
光線と平行となる様反射され、前記ペンタプリズム１０
７により更に直角方向（水平方向）に偏向される。従っ
て、前記レーザ光源９８からのレーザ光線は前記円柱レ
ンズ１０２に対し、中心軸に直交する方向に入射する。
【０１２５】前記光源部ホルダ１０１は前記円柱レンズ
１０２を隙間１０９を明けて保持し、前記円柱レンズ１
０２の中心線と直交する様に前記ペンタプリズム１０７
からの反射レーザ光線が前記隙間１０９、前記円柱レン
ズ１０２を通過して水平方向に射出される。
【０１２６】前記レーザ光線照射部３の第３の実施例で
は、前記円柱レンズ１０２を用いることで、レーザ光線
の広がり角を変更することができる。
【０１２７】図１５、図１６により説明する。図１５、
図１６はレーザ光線と前記円柱レンズ１０２との関係を
示している。
【０１２８】該円柱レンズ１０２を通過する光束は、該
円柱レンズ１０２の中心線から離れるに従い偏角が大き
くなるので、射出される光束は該円柱レンズ１０２の中
心線と直交する方向（水平方向）に広がる扇状のレーザ
光線となる。
【０１２９】半導体レーザから発せられるレーザ光線１
１１は光束断面が扁平な楕円形状をしている。従って、
該レーザ光線１１１の光束断面の長軸が前記円柱レンズ
１０２の中心軸に直交する方向とすると、該円柱レンズ
１０２から射出されるレーザ光線１１１の広がり角は大
きくなる（図１５参照）。
【０１３０】又、半導体レーザから発せられるレーザ光
線１１１の光束断面の長軸が前記円柱レンズ１０２の中
心軸に一致する方向とすると、該円柱レンズ１０２から
射出されるレーザ光線１１１の広がり角は小さくなる
（図１６参照）。
【０１３１】前記コーナプリズムホルダ１０４を前記光
源部ホルダ１０１に対して９０°回転させることで、広
がり角は図１５の状態から図１６の状態へと変更するこ
とができる。
【０１３２】大きな広がり角を選択する場合は、近距離
の壁面等に所定長さの基準線分を照射する場合である。
輝度は然程要求されないが、ある程度の線分長さが必要
な場合である。小さな広がり角を選択する場合は、比較
的距離がある壁面等に所定長さの基準線分を照射する場
合であり、輝度を要求される場合である。
【０１３３】前記光源部ホルダ１０１、即ちレーザ光線
照射部３は前記回転軸受９４により前記筐体３０（本体
部２、図１参照）に対して回転可能であり、前記光源部
ホルダ１０１を回転させることで、任意の位置に基準線
を照射、形成することが可能である。
【０１３４】尚、該光源部ホルダ１０１の回転軸が振れ
た場合、前記ペンタプリズム１０７は図１４中紙面に対
して平行な方向と垂直な方向の両成分に倒れることとな
り、垂直に倒れる方向ではレーザ光線の入射光軸に対す
る射出光軸の直角が方向によって維持されない。然し乍
ら、この誤差は微少であり、実質的には問題ない。
【０１３５】又、レーザ光軸が前記反射部材５３と直交
することにより、前記レーザ光線照射部３の着脱による
精度不良を検出して、予め設定された許容値を超えた場
合に警告する機能を提供することができる。
【０１３６】図１７は前記レーザ光線照射部３の第４の
実施例を示している。
【０１３７】該第４のレーザ光線照射部３の実施例は、
第３の実施例の応用である。
【０１３８】筐体（図示せず）に着脱可能に取付けられ
る光源部ホルダ１０１には水平方向の光軸を有するレー
ザ光源９８が設けられ、前記光軸上にコンデンサレンズ
９９が配設されている。
【０１３９】前記光源部ホルダ１０１からは水平方向に
アーム１１２が延出しており、該アーム１１２に円柱レ
ンズ１０２が水平に保持されている。前記アーム１１２
に軸１０３を介してプリズムホルダ１１３が少なくとも
９０°回転可能に設けられている。前記軸１０３の中心
線と前記円柱レンズ１０２の中心線とは一致している。
【０１４０】前記プリズムホルダ１１３には菱形プリズ
ム１１４、ペンタプリズム１０７が保持され、前記菱形
プリズム１１４は前記レーザ光源９８からのレーザ光線
の入射光軸と射出光軸とを平行に保った状態で移動させ
るものであり、前記ペンタプリズム１０７に導く。該ペ
ンタプリズム１０７はレーザ光線の入射光軸を直交する
方向に偏向し、前記円柱レンズ１０２に入射させる。該
円柱レンズ１０２からは鉛直方向に広がる扇状のレーザ
光線が照射される。
【０１４１】該第４の実施例の場合、前記プリズムホル
ダ１１３を９０°回転させることで、前記円柱レンズ１
０２に入射するレーザ光線の光束の状態が、図１５の状
態から図１６の状態に変更される。
【０１４２】前記円柱レンズ１０２に該円柱レンズ１０
２の中心線に対して横長にレーザ光線１１１が入射する
時（図１５参照）、鉛直方向に扇状レーザ光線の光軸中
心が投射される様に前記レーザ光源９８の姿勢を決定
し、又前記プリズムホルダ１１３を９０°回転し、円柱
レンズ１０２の中心線に対して縦長に入射する時（図１
６参照）水平方向にレーザ光線が照射される様にすれ
ば、近距離である天井には輝度は高くないが広がりの大
きい、水平方向の遠距離側には広がりは小さいが輝度の
高い実用的な輝度分布を有するレーザ照準装置を提供す
ることができる。
【０１４３】該実施例でも、回転軸の振れによるペンタ
プリズムの倒れは発生するが、回転軸の精度を上げてお
けば、実用上問題ない程度の誤差しか発生しない。
【０１４４】図１８は前記レーザ光線照射部３の第５の
実施例を示している。
【０１４５】該第５の実施例は図１７の実施例で示した
レーザ光線照射部３を２組、９０°方向に照射するレー
ザ光線が交差する様に配置したものであり、鉛直器とし
ての機能を備わせたものである。
【０１４６】図１７に於いては反射部材５３は光源部ホ
ルダ１０１に設置してあるが、図１８に於いては、２つ
の構成を設置する台１１６に反射部材５３（図示せず）
を設け、該反射部材に２つの光軸を含む平面が平行にな
る様に配置し、更に２つの光源９８，９８の光軸が直交
する様に設置する。
【０１４７】斯かる構成により、回転移動される扇状レ
ーザ光線は前記反射部材に直交する光軸上で交差し、鉛
直点を形成することが可能となり、鉛直器としての機能
を提供することができる。
【０１４８】尚、上記した実施例中レーザ光線を扇状に
広げる光学部材として円柱レンズを用いたが、シリンダ
レンズを用いてもよいことは勿論である。
【０１４９】図１９、図２０は前記レーザ光線照射部３
の第６の実施例を示している。
【０１５０】該第６の実施例では、レーザ光線を複数方
向（直交する水平４方向、及び鉛直方向）に同時に照射
するものである。
【０１５１】筐体３０にベース９３が着脱可能に取付け
られ、回転軸受９４を介して光源部ホルダ１０１が前記
ベース９３に回転可能に設けられている。前記光源部ホ
ルダ１０１の底面には第２光源４６の光軸と垂直となる
様に反射部材５３が設けられている（図１参照）。
【０１５２】前記反射部材５３と平行（水平）な面内に
あって、直交する４方向の光軸をそれぞれ具備するレー
ザ光源９８ａ，９８ｂ，９８ｃ，９８ｄが前記光源部ホ
ルダ１０１内に保持され、前記レーザ光源９８ａ，９８
ｂ，９８ｃ，９８ｄから発せられるレーザ光線はコンデ
ンサレンズ９９ａ，９９ｂ，９９ｃ，９９ｄ、コンデン
サレンズ１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃ，１１７ｄによ
り平行光束として発せられ、水平方向に射出される。
又、鉛直方向の光軸を有するレーザ光源９８ｅが前記光
源部ホルダ１０１の中心に設けられ、又前記レーザ光源
９８ｅの光軸上にコンデンサレンズ９９ｅ，１１７ｅが
配設され、前記レーザ光源９８ｅから発せられたレーザ
光線は前記コンデンサレンズ９９ｅ，１１７ｅにより平
行光束とされ、鉛直方向に射出される。
【０１５３】又、前記光源部ホルダ１０１を回転させる
ことで、レーザ照射スポットの形成位置を移動すること
ができる。
【０１５４】而して、水平４方向、及び鉛直方向の計５
方向に基準スポット光束が形成される。
【０１５５】図２１、図２２により前記レーザ光線照射
部３の第７の実施例を説明する。
【０１５６】光源部ホルダ１０１が筐体３０（図示せ
ず）に着脱可能に設けられ、前記光源部ホルダ１０１に
プリズムホルダ１１３が中空な回転軸１１５を介して回
転可能に設けられている。
【０１５７】該第７の実施例では、１つのレーザ光源９
８のレーザ光線を水平４方向及び鉛直１方向に分割して
照射させる様にしたものである。
【０１５８】前記光源部ホルダ１０１には反射部材５３
に対して垂直な光軸を有するレーザ光源９８が設けら
れ、該レーザ光源９８の光軸上にコンデンサレンズ９９
が配設される。該コンデンサレンズ９９は前記レーザ光
源９８から射出されたレーザ光線を平行光束、拡散光束
とする。
【０１５９】前記プリズムホルダ１１３内には水平姿勢
で菱形プリズム１１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃ，１１８
ｄが４段に且つそれぞれの光軸が直交する４方向に配設
される。該菱形プリズム１１８ａ，１１８ｂ，１１８
ｃ，１１８ｄの中心側端部には直角プリズム１１９ａ，
１１９ｂ，１１９ｃ，１１９ｄを固着し、固着した境界
面をハーフミラー面１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１
２１ｄとする。前記菱形プリズム１１８ａ，１１８ｂ，
１１８ｃ，１１８ｄの中心側端部はビームスプリッタと
して機能する。
【０１６０】又、前記ハーフミラー面１２１ａは４／５
透過、１／５反射面であり、前記ハーフミラー面１２１
ｂは３／４透過、１／４反射面であり、前記ハーフミラ
ー面１２１ｃは２／３透過、１／３反射面であり、前記
ハーフミラー面１２１ｄは１／２透過、１／２反射面で
あり、分割された各レーザ光線の光量が均等となる様に
なっている。
【０１６１】前記菱形プリズム１１８ａ，１１８ｂ，１
１８ｃ，１１８ｄの中心側端部で水平方向に分割された
レーザ光線は、該菱形プリズム１１８ａ，１１８ｂ，１
１８ｃ，１１８ｄの外側端部で前記レーザ光源９８の光
軸と平行（前記反射部材５３に対して垂直）に反射され
る。、前記菱形プリズム１１８ａ，１１８ｂ，１１８
ｃ，１１８ｄの反射光軸上にはそれぞれペンタプリズム
１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄが配設されて
いる。該ペンタプリズム１２２ａ，１２２ｂ，１２２
ｃ，１２２ｄは前記レーザ光源９８の光軸と直交する同
一平面内に位置し、前記菱形プリズム１１８ａ，１１８
ｂ，１１８ｃ，１１８ｄから反射されたレーザ光線を水
平方向に偏向して射出する。又、最上段の菱形プリズム
１１８ｄを通過したレーザ光線は鉛直方向に射出され
る。
【０１６２】前記反射部材５３が水平となる様、前記傾
斜検出装置３３により調整すれば（図１参照）、水平面
内の直交する４方向に、及び鉛直方向にレーザ光線が照
射される。水平４方向の照射位置を移動させる場合は、
前記プリズムホルダ１１３を適宜回転させればよい。
【０１６３】図２３、図２４はレーザ照準装置が光通信
により遠隔操作が可能とした場合の、受光部１２５を具
備したレーザ照準装置を示している。
【０１６４】光通信送信部（図示せず）は作業者等に本
体部２より離れた位置で保持され、レーザ照準装置の作
動状態を変更する場合に使用される。レーザ照準装置の
作動状態を変更する場合としては、扇状レーザ光線の幅
を変更させたり、レーザ光線の照射方向、照射位置を変
更する場合等である。
【０１６５】光通信送信部は、ＬＥＤ等（図示せず）の
発光素子から発せられるレーザ光線を変調し、変調され
た発振状態により情報をレーザ光線に重畳し送信する。
【０１６６】筐体３０の上面に受光部１２５が取付けら
れる。該受光部１２５は全体形状がドーナツ状をし、中
央の中空部が第２光源４６からの光線の光路となってい
る。前記受光部１２５の上面にベース９３を介してレー
ザ光線照射部３が取付けられている。該レーザ光線照射
部３は、図１４で説明したものと同一であるので、該レ
ーザ光線照射部３についての説明は省略する。
【０１６７】前記筐体３０にインロー方式で固定板１２
６が固着され、該固定板１２６に円筒レンズ１２７が前
記固定板１２６と同心に取付けられる。又、前記固定板
１２６に中空軸１２８が軸受１２９を介して回転自在に
設けられ、前記中空軸１２８に回転テーブル１３１が固
着されている。
【０１６８】前記固定板１２６には、同一円周、全周に
並べられた受光素子１３２、例えばフォトダイオード等
が設置されている。
【０１６９】前記円筒レンズ１２７は前記光通信送信部
（図示せず）からの送信光を指向性を持たずに受光する
為のもので、上下方向に対する受光視野を広げている。
又、前記円筒レンズ１２７は断面がシリンダレンズを軸
心方向につなげた形状をしており、全周に亘って同様の
断面形状を有する。断面形状はシリンダレンズ形状にな
っているので、光検出範囲を上下方向に広げる。前記円
筒レンズ１２７は前記固定板１２６若しくは前記回転テ
ーブル１３１のどちらに設置されていてもよい。而し
て、前記受光部１２５は３６０度全周からの送信光を受
光することができる。
【０１７０】上記した様に、前記受光素子１３２は全周
に均等配置されており、光通信送信部（図示せず）から
の送信光がどの受光素子１３２に受光されたかを検出す
ることにより光通信送信部の方向を検出することができ
る。
【０１７１】尚、前記回転テーブル１３１は前記固定板
１２６に対して回転自在になっており、モータとギアに
より駆動可能になっている（図示せず）。又、前記受光
部１２５の回転テーブル１３１は固定板１２６に対しエ
ンコーダ等（図示せず）により回転方向の位置が検出で
きる様になっている。又、前記回転テーブル１３１と光
源部ホルダ１０１とコーナプリズムホルダ１０４との間
にも同様にエンコーダ（図示せず）が設けられ、前記レ
ーザ光線照射部３も前記回転テーブル１３１、光源部ホ
ルダ１０１、コーナプリズムホルダ１０４の３つの回転
方向の位置関係が検出できる様になっている。
【０１７２】ここで、前記受光部１２５の回転テーブル
１３１とレーザ光線照射部３のベース９３には、例えば
凹凸の形状を施した位置決め手段がある。
【０１７３】従って、前記受光素子１３２により光通信
送信部の方向が検出され、検出された方向に扇状レーザ
光線を向けることが可能であり、又、扇状レーザ光線の
広がり幅も要求される位置で任意に変化させることが可
能である。
【０１７４】尚、前記本体部２と受光部１２５、及び該
受光部１２５と前記レーザ光線照射部３の着脱は、マグ
ネット、螺子止め、螺子込み等の種々の方法が挙げられ
る。
【０１７５】図２５で示す実施例は粗整準部として整準
部１を具備すると共に更に精整準部１３５を具備するも
のである。尚、主な構成は、図１で示した整準部１、本
体部２に図１３で示したレーザ光線照射部３を組込んだ
構成となっており、該レーザ光線照射部３が前記精整準
部１３５を介して取付けられている。図２５中、図１、
図１３で示したものと同等のものには同符号を付してあ
る。又、前記整準部１、本体部２、レーザ光線照射部３
については既に説明したことと同様であるので、説明は
省略する。
【０１７６】上記した実施例に於いては、反射部材５３
の傾きと液体部材４１の自由液面の傾きの偏差を検出し
て整準部１を駆動させたが、図２５の様にレーザ光線照
射部３にもう一つの精整準部１３５を設けることにより
傾斜検出の安定性を向上させることができる。
【０１７７】前出した実施例では、前記レーザ光線照射
部３が回動可能なものに関しては、その回動部を動かし
た場合に、回動軸が鉛直に合致していなければ、その都
度整準が必要となる。通常の使用に於いては回動軸を鉛
直に立てることはしないので殆どのケースがこれに当た
る。
【０１７８】傾斜検出の基準は前記液体部材４１の自由
液面を使用しているので、整準時に前記液体部材４１が
揺動すると落着く為の時間が必要となる。
【０１７９】本実施例の場合、前記反射部材５３と前記
液体部材４１の自由液面との偏差を検出し、概略を前記
整準部１により粗整準し、未調整の部分を前記精整準部
１３５により前記反射部材５３が前記液体部材４１の自
由液面と平行になる迄精整準する。
【０１８０】この様な構造によれば、粗整準、精整準で
それぞれ適した構造にすることができるので整準時間も
短縮でき、更に前記レーザ光線照射部３の回動部分を回
動した際の整準は精整準のみでよく、傾斜検出装置３
３、即ち前記液体部材４１に余計な揺れを生じさせな
い。
【０１８１】而して、レーザ光線の射出の向きを変える
等の動作を行ったときの整準動作を安定させることが可
能となる。
【０１８２】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、レーザ
光線を照射するレーザ光線照射部を本体部に対して着脱
可能とし、更に、照射されるレーザ光線の水平、鉛直を
傾斜検出装置で正確に補償できるので、基準スポット光
束の形成、基準面の形成等種々の使用態様に対応するこ
とができ、レーザ照準装置としての高精度を維持しつつ
汎用性を増すことができる。又、複数の面に同時に基準
スポット光束、基準面を形成でき、又扇状レーザ光線と
して照射でき、更に広がり角を偏光でき、近距離、遠距
離に対応した輝度が得られる。粗整準と精整準とを独立
して行えるので、整準動作が簡略化する。着脱されるレ
ーザ光線照射部の傾斜を直接検知することができ、基準
点、基準面の精度が向上する等優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】該実施の形態での整準部の側面図である。
【図３】該実施の形態に使用される暗視野パターンの説
明図である。
【図４】該実施の形態に使用される液体部材への入射光
線と自由液面が傾斜した場合の反射光線との偏角を示す
図である。
【図５】該実施の形態での受光手段の受光信号の説明図
である。
【図６】該受光信号を微分した場合の信号の説明図であ
る。
【図７】該実施の形態に於ける傾斜検出装置の第２の実
施例を示す構成図である。
【図８】該実施の形態に於ける傾斜検出装置の第３の実
施例を示す構成図である。
【図９】該実施の形態に於ける傾斜検出装置の第４の実
施例を示す構成図である。
【図１０】該実施の形態に於ける傾斜検出装置の第５の
実施例を示す構成図である。
【図１１】該実施の形態に於ける傾斜検出装置の第６の
実施例を示す構成図である。
【図１２】該第６の実施例で使用されるパターンを示す
図である。
【図１３】該実施の形態に於けるレーザ光線照射部の第
２の実施例を示す断面図である。
【図１４】該実施の形態に於けるレーザ光線照射部の第
３の実施例を示す断面図である。
【図１５】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は該レーザ光線照射部が
円柱レンズを具備した場合の射出されるレーザ光線の状
態を示す説明図である。
【図１６】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は該レーザ光線照射部が
円柱レンズを具備した場合の射出されるレーザ光線の状
態を示す説明図である。
【図１７】該実施の形態に於けるレーザ光線照射部の第
４の実施例を示す断面図である。
【図１８】該実施の形態に於けるレーザ光線照射部の第
５の実施例を示す平断面図である。
【図１９】該実施の形態に於けるレーザ光線照射部の第
６の実施例を示す断面図である。
【図２０】該実施の形態に於けるレーザ光線照射部の第
６の実施例を示す平断面図である。
【図２１】該実施の形態に於けるレーザ光線照射部の第
７の実施例を示す断面図である。
【図２２】該実施の形態に於けるレーザ光線照射部の第
７の実施例を示す平断面図である。
【図２３】レーザ照準装置の受光部を示す断面図であ
る。
【図２４】該受光部の部分平断面図である。
【図２５】本発明の他の実施の形態を示し、粗整準部
と、精整準部を具備するレーザ照準装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 整準部 ２ 本体部 ３ レーザ光線照射部 ３３ 傾斜検出装置 ３５ 光源 ３７ 第１パターン ３９ 第１ハーフミラー ４０ 自由液面投光系 ４１ 液体部材 ４６ 第２光源 ４８ 第２パターン ５０ 固定反射部材投光系 ５２ 反射開口部 ５３ 反射部材 ５５ 演算処理部 ５６ 受光光学系 ６１ 投光部 ６２ 回動部 ６７ レーザ光源 ７３ ペンタプリズム ７６ 走査モータ ８４ ビームスプリッタ １１８ 菱形プリズム １３２ 受光素子 １３５ 精整準部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年４月３日（２００１．４．３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１４】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H043 AD02 AD13 AD24

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自由液面を形成する液体部材と固定して
    設けられた固定反射部材とを有し、前記自由液面と固定
    反射部材との角度偏差を検出する傾斜検出装置と、該傾
    斜検出装置を収納する本体部と、該本体部に着脱可能な
    レーザ光線照射部とを具備することを特徴とするレーザ
    照準装置。
  2. 【請求項２】 前記傾斜センサの傾斜検出結果に基づき
    傾斜角表示、警告表示を行う表示部を具備した請求項１
    のレーザ照準装置。
  3. 【請求項３】 前記傾斜センサの傾斜検出結果に基づき
    整準を行う整準部を具備した請求項１のレーザ照準装
    置。
  4. 【請求項４】 前記本体部を整準する粗整準部と前記レ
    ーザ光線照射部を前記本体部とは独立して整準する精整
    準部とを具備する請求項１のレーザ照準装置。
  5. 【請求項５】 前記固定反射部材は前記レーザ光線照射
    部に設けられた請求項１のレーザ照準装置。
  6. 【請求項６】 前記傾斜検出装置が前記液体部材に投光
    する自由液面投光系と、前記固定反射部材に投光する固
    定反射部材投光系と、前記液体部材の自由液面からの反
    射光と前記固定反射部材からの反射光を受光素子に導く
    受光光学系と、受光素子が受光した２つの反射像の偏差
    から前記本体部の傾きを演算する演算処理部を具備する
    請求項１のレーザ照準装置。
  7. 【請求項７】 前記自由液面投光系に第１パターンが設
    けられ、前記固定反射部材投光系に第２パターンが設け
    られ、前記反射像はパターン像である請求項６のレーザ
    照準装置。
  8. 【請求項８】 前記第１パターン、第２パターンは暗視
    野パターンである請求項６のレーザ照準装置。
  9. 【請求項９】 前記自由液面投光系、固定反射部材投光
    系は同位相の直線偏光を投光し、前記液体部材への入
    射、反射の共通光路に１／４位相差板が設けられ、前記
    固定反射部材への入射、反射の共通光路に１／４位相差
    板が設けられ、前記受光光学系は前記液体部材、固定反
    射部材からの反射光のみを透過する偏光光学部材を具備
    した請求項６のレーザ照準装置。
  10. 【請求項１０】 投光光束の偏光方向が偏光板により方
    向付けされている請求項９のレーザ照準装置。
  11. 【請求項１１】 前記レーザ光線照射部はレーザ光線を
    発するレーザ光源を有し、前記レーザ光線を回転照射す
    る請求項１のレーザ照準装置。
  12. 【請求項１２】 前記レーザ光線照射部は少なくとも１
    つのスポット光束を形成する請求項１のレーザ照準装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記レーザ光線照射部はレーザ光線分
    割手段を具備し、該レーザ光線分割手段は一端部に直角
    プリズムが設けられた菱形プリズムであり、前記一端部
    はレーザ光線を透過光と反射光に分割する請求項１又は
    請求項１２のレーザ照準装置。
  14. 【請求項１４】 前記レーザ光線照射部はシリンダレン
    ズを通してレーザ光線を照射する請求項１又は請求項２
    のレーザ照準装置。
  15. 【請求項１５】 前記レーザ光線照射部は円柱レンズを
    通してレーザ光線を照射する請求項１又は請求項１２の
    レーザ照準装置。
  16. 【請求項１６】 前記円柱レンズに入射するレーザ光線
    の入射光束の断面方向を変更可能とし、扇状レーザ光線
    の広がり角を変更可能とした請求項１又は請求項１２の
    レーザ照準装置。
  17. 【請求項１７】 扇状レーザ光線は鉛直面上を走査し、
    扇状レーザ光線の中心光軸が鉛直方向にある場合と水平
    方向にある場合で、扇状レーザ光線の広がり角が変化す
    る請求項１２又は請求項１６のレーザ照準装置。
  18. 【請求項１８】 前記レーザ光線照射部は２つの扇状レ
    ーザ光線を照射し、該２つの扇状レーザ光線は交差して
    照射される請求項１２のレーザ照準装置。
  19. 【請求項１９】 前記着脱可能なレーザ光線照射部は、
    遠隔操作により制御される請求項１のレーザ照準装置。
  20. 【請求項２０】 遠隔操作は光通信を利用する請求項１
    ９のレーザ照準装置。
  21. 【請求項２１】 前記自由液面投光系の光源と、前記液
    体部材の自由液面とが共役な関係に配置されている請求
    項６のレーザ照準装置。
  22. 【請求項２２】 前記自由液面投光系、固定反射部材投
    光系、受光光学系がビームスプリッタを有し、該ビーム
    スプリッタが半透過面を透過する透過光に対して傾斜す
    る面を有している請求項６のレーザ照準装置。
  23. 【請求項２３】 前記液体部材が容器に収納され、該容
    器の上面は前記自由液面を透過する透過光に対して傾斜
    している請求項６のレーザ照準装置。
  24. 【請求項２４】 前記自由液面投光系はレーザ光線を前
    記液体部材に向け反射し、該液体部材からの反射光を透
    過するハーフミラーを具備し、該ハーフミラーと前記液
    体部材とは光学的に一体に構成されている請求項６のレ
    ーザ照準装置。
  25. 【請求項２５】 前記ハーフミラーと前記液体部材とは
    光学部材を介して光学的に一体化されている請求項２４
    のレーザ照準装置。
  26. 【請求項２６】 前記液体部材の屈折率と、前記光学部
    材の屈折率とは、近似値となっている請求項２５のレー
    ザ照準装置。
  27. 【請求項２７】 前記液体部材と前記光学部材との間に
    反射防止膜が施されている請求項２６のレーザ照準装
    置。
  28. 【請求項２８】 前記自由液面投光系と、前記固定反射
    部材投光系とが共通の光源と、該光源からの光線を前記
    液体部材への光束と、前記固定反射部材への光束とに分
    割するビームスプリッタとを具備する請求項６のレーザ
    照準装置。
  29. 【請求項２９】 前記共通の光源からの光束が透過する
    様配置されたパターンを具備し、該パターンは更に前記
    液体部材への光束が透過するパターンと固定反射部材へ
    の光束を透過するパターンを有している請求項２８のレ
    ーザ照準装置。
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