(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光照射光束を分割して分割した分割偏光照射光束の一方を対象反射体上に照射してその反射光を検出し、分割した分割偏光照射光束の他方を鉛直方向に照射するレーザ測量機に於いて、前記他方の分割偏光照射光束の光路上に照射光を透過し反射光の入光を遮断する反射光遮光手段が設けられ、該反射光遮光手段は複屈折部材と偏光板から構成されることを特徴とするレーザ測量機。
【請求項２】
偏光照射光束を照射する発光部と、該発光部からの偏光照射光束を水平、鉛直２方向に分割して射出すると共に水平方向に回転照射する回動部と、回転照射により形成されるレーザ光線基準面の所定位置に置かれた対象反射体からの反射光により該対象反射体を検出するレーザ測量機に於いて、偏光部材、１／４波長複屈折部材を有し反射光の入光を遮断する反射光遮光手段を鉛直偏光照射光束光軸上に設けたことを特徴とするレーザ測量機。
【請求項３】
偏光照射光束が円偏光であり、反射光遮光手段が偏光部材を挾んだ２つの１／４波長複屈折部材から成る請求項１又は請求項２のレーザ測量機。
【請求項４】
偏光照射光束が直線偏光であり、反射光遮光手段が偏光照射光束の射出側より設けられた偏光部材、１／４波長複屈折部材で構成される請求項１又は請求項２のレーザ測量機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザ光線を本体より対象反射体に向けて照射し、該対象反射体によって反射されたレーザ光線を検出することで対象反射体を検出し、レーザ光線の照射位置を確認するレーザ測量機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土木、建築の分野で高さの基準を決定する為に、レーザ光線を水平面内で回転走査し、レーザ光線による基準線、基準面を形成するレーザ測量機が使用される様になっている。
【０００３】
近年、可視半導体レーザが実用化され、該可視半導体レーザを使用したレーザ測量機も出現し、目視による作業ができる様になった。斯かるレーザ測量機では作業者の安全性を確保するという観点から、レーザ出力が制限されている。この為、レーザ光線の反射の目視確認を要する作業、測定では作業距離が比較的短くなっている。
【０００４】
この為、レーザ光線を往復走査し、レーザ光線の見掛上の輝度を上げ、作業距離を長くしたレーザ測量機が実用化されている。適正な範囲を往復走査する為には走査位置を知る必要があり、この為作業地点に対象反射体を設置し、該対象反射体からの反射レーザ光線を検知して対象反射体の位置を検知する機能を有し、更に、水平方向に射出するレーザ光線とは別に鉛直方向にもレーザ光線を射出して、天井面に床面の位置を投影するレーザ測量機がある。天井面へのレーザ光線の投影は工事に於ける天井等の位置作業を示す隅出しの為に使用される。
【０００５】
斯かるレーザ測量機に於いて、対象反射体であることを識別する為に、出射レーザ光線は偏光光束とし、対象反射体からの反射光の偏光は出射光の偏光方向とは変化する様にしておく。ガラス面等の不要反射体は偏光方向を保存した状態で反射する性質がある為、それと識別する為である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のレーザ測量機では対象反射体を用いることで対象反射体からの反射光束の偏光は出射光の偏光方向とは変化させることができるが、天井等に投影する鉛直方向のレーザ光線に対しては対象反射体等は使用されない。従って、鉛直方向のレーザ光線の照射面がレーザ測量機本体から近い場合、或は照射面が反射率の高い様な面状態であったり、反射率の高い反射物が存在する場合には射出レーザ光線と同一の偏光を有する有害な反射レーザ光線がレーザ測量機本体に入射し、前記対象反射体の検知の誤動作を引起こすという問題があった。
【０００７】
本発明は斯かる実情に鑑み、対象反射体からの反射光束を確実に認識すると共に、鉛直方向に射出したレーザ光線についても反射レーザ光線がレーザ測量機本体に入射して誤動作を生じない様にしたものであり、又ノイズとなる有害な反射光を遮断して検出精度、信頼性の向上を図るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、偏光照射光束を分割して分割した分割偏光照射光束の一方を対象反射体上に照射してその反射光を検出し、分割した分割偏光照射光束の他方を鉛直方向に照射するレーザ測量機に於いて、前記他方の分割偏光照射光束の光路上に照射光を透過し反射光の入光を遮断する反射光遮光手段が設けられ、該反射光遮光手段は複屈折部材と偏光板から構成されるレーザ測量機に係り、又偏光照射光束を照射する発光部と、該発光部からの偏光照射光束を水平、鉛直２方向に分割して射出すると共に水平方向に回転照射する回動部と、回転照射により形成されるレーザ光線基準面の所定位置に置かれた対象反射体からの反射光により該対象反射体を検出するレーザ測量機に於いて、偏光部材、１／４波長複屈折部材を有し反射光の入光を遮断する反射光遮光手段を鉛直偏光照射光束光軸上に設けたレーザ測量機に係り、又偏光照射光束が円偏光であり、反射光遮光手段が偏光部材を挾んだ２つの１／４波長複屈折部材から成るレーザ測量機に係り、更に又偏光照射光束が直線偏光であり、反射光遮光手段が偏光照射光束の射出側より設けられた偏光部材、１／４波長複屈折部材で構成されるレーザ測量機に係るものである。
【０００９】
【作用】
反射光遮光手段により有害な反射光が遮断されるので、検出すべき信号光の検出精度が向上する。
【００１０】
【実施例】
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を説明する。
【００１１】
レーザ測量機はレーザ測量機本体１と該レーザ測量機本体１から離れて配置される対象反射体２から構成される。
【００１２】
先ずレーザ測量機本体１を説明する。
【００１３】
レーザ測量機本体１は発光部３、回動部４、反射光検出部５、回動制御部６、発光素子駆動部７から主に構成される。
【００１４】
前記発光部３を説明する。
【００１５】
直線偏光の偏光照射光束を射出するレーザダイオード１０の光軸上に、該レーザダイオード１０側からコリメータレンズ１１、第一１／４波長複屈折部材１２、孔開きミラー１３が順次配設され、前記レーザダイオード１０から射出される直線偏光の偏光照射光束は前記コリメータレンズ１１により平行光束とされ、前記第一１／４波長複屈折部材１２で円偏光に変換される。円偏光の偏光照射光束は前記孔開きミラー１３を通って回動部４へと射出される。
【００１６】
前記回動部４は前記発光部３から入射された偏光照射光束の一部を分割して水平方向に射出走査すると共に分割された残りの偏光照射光束を鉛直方向に射出するものであり、ペンタプリズム１４が前記偏光照射光束の光軸を中心に回転する回転支持台１５に設けられており、前記ペンタプリズム１４の上面１４ａはハーフミラーとなっており、発光部３からの偏光照射光束を９０°方向（水平方向）と鉛直方向に分割して射出する。前記回転支持台１５は従動ギア１６、駆動ギア１７を介して走査モータ１８に連結されている。
【００１７】
又、前記回動部４の上側、ペンタプリズム１４の回転軸心上に第三１／４波長複屈折部材３１、偏光部材３２、第四１／４波長複屈折部材３３をペンタプリズム１４側より順次配置してなる反射光遮光手段３４を設ける。尚、第三１／４波長複屈折部材３１、偏光部材３２、第四１／４波長複屈折部材３３は３層を一体にしてもよい。
【００１８】
前記回動部４には前記対象反射体２からの偏光反射光束が入射する様になっており、前記ペンタプリズム１４に入射した偏光反射光束は、該ペンタプリズム１４により前記発光部３の前記孔開きミラー１３に向けて変向され、該孔開きミラー１３は反射光検出部５に偏光反射光束を入射させる。
【００１９】
次に、前記反射光検出部５について説明する。
【００２０】
前記孔開きミラー１３の反射光軸上にコンデンサレンズ２０、第二１／４波長複屈折部材２１、ピンホール２２、偏光ビームスプリッタ２３、フォトダイオード等から成る第一受光器２４を前記孔開きミラー１３側から順次配設し、前記偏光ビームスプリッタ２３の反射光軸上にフォトダイオード等から成る第二受光器２５を配設する。前記第一受光器２４、前記第二受光器２５からの出力は反射光束検出回路２６に入力される。
【００２１】
前記偏光ビームスプリッタ２３は反射光検出部５に入射する偏光反射光束を分割して前記第一受光器２４、第二受光器２５に入射させるが、前記発光部３から射出された偏光照射光束が１／４波長複屈折部材を２回透過し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前記第一受光器２４に、又前記発光部３より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前記第二受光器２５に入射する様、前記第二１／４波長複屈折部材２１、前記偏光ビームスプリッタ２３を配置する。
【００２２】
前記回動制御部６は前記反射光検出部５からの信号を基に前記走査モータ１８を回転制御し、前記反射光検出部５が対象反射体２を検出した場合に、前記発光部３から射出される偏光照射光束を前記対象反射体２を中心に往復走査させる。
【００２３】
又、前記発光素子駆動部７は前記反射光束検出回路２６からのクロック信号を基に前記レーザダイオード１０から射出される偏光照射光束をパルス変調する。
【００２４】
前記対象反射体２を図２に於いて説明する。
【００２５】
基板２７上に反射層２８を形成し、図中左半分に１／４波長複屈折部材２９を貼設し、反射層２８露出部分を入射光束の偏光方向を保存して反射する反射部、前記１／４波長複屈折部材２９部分を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構成する。前記反射層２８は再帰反射材から成り、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１／４波長複屈折部材２９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。
【００２６】
以下、作動を説明する。
【００２７】
前記発光素子駆動部７により駆動されるレーザダイオード１０が発する偏光照射光束は、前記反射光束検出回路２６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１０からの射出された直線偏光の偏光照射光束は、前記コリメータレンズ１１で平行光束にされ、更に前記第一１／４波長複屈折部材１２を透過することで円偏光の偏光照射光束となる。円偏光照射光束は前記孔開きミラー１３を透過し、前記ペンタプリズム１４により水平方向、鉛直方向に分割して射出される。先ず、水平方向に射出された偏光照射光束について説明する。
【００２８】
該ペンタプリズム１４は前記走査モータ１８により駆動ギア１７、従動ギア１６を介して回転される。前記ペンタプリズム１４の回転範囲は最初は全周回転であり、ペンタプリズム１４から射出される偏光照射光束は全周走査する。
【００２９】
全周走査により偏光照射光束が前記対象反射体２を通過する。通過した際に前記対象反射体２により偏光照射光束が反射され、該偏光反射光束が前記ペンタプリズム１４に入射する。
【００３０】
前記した様に、対象反射体２の半面は単に反射層２８であり、又他の半面は１／４波長複屈折部材２９が貼設されている。従って、前記反射層２８露出部分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、前記１／４波長複屈折部材２９を透過して前記反射層２８で反射され、更に前記１／４波長複屈折部材２９を透過した偏光反射光束は、入射偏光照射光束の偏光状態に対して回転方向の異なる円偏光となっている。
【００３１】
前記対象反射体２で反射された偏光反射光束は、前記ペンタプリズム１４により９０°変向され孔開きミラー１３に入射し、該孔開きミラー１３は反射光束をコンデンサレンズ２０に向けて反射する。前記コンデンサレンズ２０は反射光束を収束光として第二１／４波長複屈折部材２１に入射する。円偏光で戻ってきた反射光束は第二１／４波長複屈折部材２１により直線偏光に変換され、ピンホール２２に入射する。前記した様に反射層２８露出部分で反射された反射光束と１／４波長複屈折部材２９で反射された反射光束とでは回転方向が異なっている為、前記第二１／４波長複屈折部材２１により直線偏光に変換された２つの反射光束では偏光面が９０°異なっている。
【００３２】
該ピンホール２２は本体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を受光器２４，２５に入射しない様にする作用を有し、該ピンホール２２を通過した反射光束は前記偏光ビームスプリッタ２３に入射する。
【００３３】
該偏光ビームスプリッタ２３は、前記発光部３から射出した偏光照射光束と１８０°偏光方向が異なる偏光の光束を透過し、発光部３から射出した偏光照射光束と９０°偏光方向が異なる偏光の光束を反射する作用を有し、偏光ビームスプリッタ２３を透過した反射光束は、該偏光ビームスプリッタ２３によって直交する偏光成分に分割され、前記受光器２４，２５は分割された反射光束をそれぞれ受光する。該受光器２４，２５からの信号は前記反射光束検出回路２６に入力される。
【００３４】
該第一受光器２４，第二受光器２５の受光状態は、本体の外で１／４波長複屈折部材を２回透過した偏光反射光束、即ち前記対象反射体２の１／４波長複屈折部材２９部分で反射された偏光反射光束が前記反射光検出部５に入光すると、前記した第二１／４波長複屈折部材２１と偏光ビームスプリッタ２３の関係から、前記第一受光器２４に入射する光量の方が前記第二受光器２５に入射する光量よりも多くなり、又１／４波長複屈折部材を透過していない偏光反射光束、即ち対象反射体２の反射層２８露出部分、或はその他の不要反射体で反射された偏光反射光束が入光すると前記第二受光器２５に入射する光量の方が前記第一受光器２４に入射する光量よりも多くなる。
【００３５】
前記反射光束検出回路２６に於いて前記第一受光器２４、第二受光器２５の入射光量の差が比較演算され、該第一受光器２４、第二受光器２５への偏光反射光束の入射光量の差をとることで、入射した偏光反射光束が前記対象反射体２の前記反射層２８露出部で反射されたものか、前記１／４波長複屈折部材２９部分で反射されたものかを識別することができる。而して、前記第一受光器２４、第二受光器２５の出力差が変化する点を検出すれば、検出点が対象反射体２の中心であることを識別できる。
【００３６】
前記反射光束検出回路２６に於いて得られた識別信号は、前記回動制御部６に入力され、該回動制御部６は対象反射体２を識別した点を中心に所要の範囲で前記走査モータ１８を正逆回転し、回動部４から射出される偏光反射光束を所要の範囲で往復走査する。
【００３７】
次に、前記ペンタプリズム１４から鉛直方向に射出された偏光照射光束について図３により説明する。
【００３８】
回動部４から射出される偏光照射光束は前記第三１／４波長複屈折部材３１を透過することで直線偏光に変換される。前記偏光部材３２の偏光方向は第三１／４波長複屈折部材３１で変換された偏光照射光束の偏光方向と一致する様設けられており、偏光照射光束はそのまま透過する。前記第四１／４波長複屈折部材３３は前記偏光部材３２からの直線偏光の偏光方向に対し、第四１／４波長複屈折部材３３の結晶軸方向が４５°傾いており、該第四１／４波長複屈折部材３３を透過することで更に円偏光に変換され、天井面３５に投影される。
【００３９】
該天井面３５で反射された偏光反射光束は、第四１／４波長複屈折部材３３を透過することで９０°偏光方向の異なる直線偏光に偏光され、前記偏光部材３２の偏光方向と９０°異なり、該偏光部材３２により遮断され、前記天井面３５で反射された偏光反射光束はレーザ測量機本体１に入光することはない。従って、前記反射光検出部５が前記天井面３５からの反射光で誤動作することはない。
【００４０】
図４に於いて示す実施例は、ペンタプリズム１４の射出側に第五１／４波長複屈折部材３６を配設し、該第五１／４波長複屈折部材３６をペンタプリズム１４と一体に回転する様にしたものであり、この場合ペンタプリズム１４から水平方向に射出される偏光照射光束は直線偏光となる。基本的には円偏光で水平方向に照射された場合と同様である。
【００４１】
図５はペンタプリズム１４から射出される偏光照射光束が直線偏光であった場合である。この場合、前記実施例で示した第三１／４波長複屈折部材３１は省略でき、反射光遮光手段３４がペンタプリズム１４と一体に回転する。図５で示す実施例では、偏光部材３２の偏光方向をペンタプリズム１４から射出される偏光照射光束の偏光方向に合致させる。尚、図３、図４で示した実施例については反射光遮光手段３４はペンタプリズム１４と一体に回転する必要はない。
【００４２】
尚、本発明はレーザ回転照射装置に限らず、固定的な基準線を形成するレーザ基準レベル設定装置等に実施可能であることは言う迄もない。レーザ測長等に実施可能であり、この場合ノイズとなる反射光を遮断できるので信号のＳ／Ｎ比が向上する。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、１つの発光源からの光束を分割して鉛直方向、水平方向に射出する構成であるので、構成が簡単であると共に消費電力を少なくでき、作動時間が長くなり、又対象反射体からの反射光束と対象反射体に光学的に類似した非対象反射体からの反射光束を確実に識別することができる。更に又、有害な反射光を遮断できるのでレーザ測長等に於いて信号のＳ／Ｎ比が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】該実施例に用いられる対象反射体の斜視図である。
【図３】本発明一実施例の要部説明図である。
【図４】本発明の他の実施例の要部説明図である。
【図５】本発明の更に他の実施例の要部説明図である。
【符号の説明】
１        レーザ測量機本体
２        対象反射体
３        発光部
４        回動部
１４      ペンタプリズム
１４ａ    上面
３１      第三１／４波長複屈折部材
３２      偏光部材
３３      第四１／４波長複屈折部材
３４      反射光遮光手段
【図１】
0003681198.tif 000002
【図２】
0003681198.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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