(57)【要約】【課題】レーザ光の照射範囲を必要以上に狭めてしまうことのないレーザ測量機を提供する。【解決手段】筺体３１内に傾動可能に且つ回転自在に設けられた回動部３２を有し、この回動部３２の回転によりレーザ光を投光光軸４０回りの周囲へ照射していく回転レーザ装置２７であって、筺体３１に対する回動部３２の傾斜角を検出する傾斜角検出装置２００を設け、この傾斜角検出装置２００は、レーザ投光器３６の下面に設けたパターン板２０１と、パターン板２０１に対向して配置された複数の受光素子Ｓ１〜Ｓ８と、各受光素子Ｓ１〜Ｓ８の受光量に基づいて回動部３２の傾斜方向と傾斜量とを判断する判断部とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体内に傾動可能に且つ回転自在に設けられたレーザヘッド部を有し、このレーザヘッド部の回転軸を所定の向きにするとともに、該レーザヘッドをその回転軸回りに回転させて該レーザヘッドからレーザ光を回転軸回りの周囲へ照射していくレーザ測量機であって、
前記筺体に対するレーザヘッド部の傾斜角を検出する傾斜角検出装置を設け、
この傾斜角検出装置は、前記レーザヘッド部と筺体のどちらか一方側に設けられるとともに所定のパターンが形成されたパターン板と、他方側に設けられるとともに前記パターン板のそれぞれ異なる各部位に対向配置され且つ各部位で反射される反射光をそれぞれ受光する複数の受光素子と、各受光素子の受光量に基づいてレーザヘッド部の傾斜方向と傾斜量とを判断する判断部とを有することを特徴とするレーザ測量機。
【請求項２】
前記複数の受光素子は、前記パターン板の中心位置に対向した中心対向位置から所定の第１方向に沿って並べられた３つの第１受光素子と、前記中心対向位置から第１方向と直交する第２方向に沿って並べられた３つの第２受光素子とを有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ測量機。
【請求項３】
前記中心対向位置に配置された第１受光素子と第２受光素子は１つの受光素子で兼用されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ測量機。
【請求項４】
前記受光素子は、所定の第１方向に沿って且つ前記パターン板の中心位置に対向した中心対向位置に対して対称に配置された４つの第１受光素子と、第１方向と直交する第２方向に沿って且つ前記中心対向位置に対して対称に配置された４つの第２受光素子とを有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ測量機。
【請求項５】
前記パターンは、該パターンの中心位置を中心にして外方へ明暗が繰返されるとともに幅の大きさが互いに異なる明暗パターンであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のレーザ測量機。
【請求項６】
前記パターンは、該パターンの中心位置を中心にして外方へ広がるとともに色が異なり且つその幅の大きさが互いに異なる色違いのパターンであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のレーザ測量機。
【請求項７】
前記パターンは、該パターンの中心位置から外方へいくにしたがって濃度が漸増または漸減していくパターンであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のレーザ測量機。
【請求項８】
前記レーザヘッド部の垂直線に対する傾斜角を検出するチルトセンサを有し、
前記傾斜角検出装置は、チルトセンサの検出できる角度の範囲より広く設定され、そのチルトセンサの検出分解能より低く設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載のレーザ測量機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザヘッド部の回転によりレーザ光を周囲へ照射していくレーザ測量機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、筺体内に回転可能に且つ傾斜可能にレーザヘッド部を設け、このレーザヘッド部を回転させながらレーザ光を発光させて該レーザ光を周囲へ照射していくレーザ測量機が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
かかるレーザ測量機は、上方に向けてレーザ光を射出するとともに筺体に対して傾斜可能に設けられたレーザ投光器と、このレーザ投光器の上部に回転自在に設けられた回動部（レーザヘッド部）と、レーザ投光器の水平のＸ方向に対する傾斜角を検出する第１固定傾斜センサと、レーザ投光器の水平のＹ方向に対する傾斜角を検出する第２固定傾斜センサと、第１,第２固定傾斜センサの検出結果に基づきレーザ投光器が鉛直となるようにレーザ投光器を傾動させる傾斜機構と、筺体の上部に設けられるとともに回動部を覆うカバーガラスなどとを有している。
【０００４】
レーザ投光器は、第１,第２固定傾斜センサの検出結果に基づき、傾斜機構により鉛直の向きにされる。このレーザ投光器から射出されるレーザ光は、回動部の回転によりカバーガラスを介して周囲へ照射されていく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７１６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなレーザ測量機にあっては、カバーガラスを保持するために、４本の支柱が設けられており、この支柱によってレーザ光が遮られてしまうとともに、レーザ光のビームのプロファイルが変形してしまう。プロファイルを利用して測定する場合には、その領域で測定精度が低下することになる。このため、その領域ではレーザ光の照射を停止するようにしているが、筺体に対する回動部すなわちレーザ投光器の傾きがゼロの場合には、レーザ光の照射停止の領域は狭いが、傾きが大きくなるとその領域は広くなる。
【０００７】
このため、筺体に対する回動部の傾きを検出するセンサが設けられていないことにより、測定精度が低下しないように、その傾きが最大となることを想定してレーザ光の照射停止領域を広く取っている。このため、筺体に対する回動部の傾きがゼロであっても測定するレーザ光の照射範囲が必要以上に狭くなってしまう問題がある。
【０００８】
この発明の目的は、レーザ光の照射範囲を必要以上に狭めてしまうことのないレーザ測量機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、筺体内に傾動可能に且つ回転自在に設けられたレーザヘッド部を有し、このレーザヘッド部の回転軸を所定の向きにするとともに、該レーザヘッドをその回転軸回りに回転させて該レーザヘッドからレーザ光を回転軸回りの周囲へ照射していくレーザ測量機であって、
前記筺体に対するレーザヘッド部の傾斜角を検出する傾斜角検出装置を設け、
この傾斜角検出装置は、前記レーザヘッド部と筺体のどちらか一方側に設けられるとともに所定のパターンが形成されたパターン板と、他方側に設けられるとともに前記パターン板のそれぞれ異なる各部位に対向配置され且つ各部位で反射される反射光をそれぞれ受光する複数の受光素子と、各受光素子の受光量に基づいてレーザヘッド部の傾斜方向と傾斜量とを判断する判断部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、レーザ光の照射範囲を必要以上に狭めてしまうことがない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係るレーザ測量機を用いた測量システムの構成を示した説明図である。
【図２】回転レーザ装置のファンビームを示した説明図である。
【図３】図１に示す回転レーザ装置の構成を示した断面図である。
【図４】回転レーザ装置のレーザ投光器の構成を示した断面図である。
【図５】パターン板に形成されたパターンを示した説明図である。
【図６】パターン板のパターンと受光素子の配置関係を示した説明図である。
【図７】パターン板が傾斜し場合のパターンと受光素子との位置関係を示した説明図である。
【図８】第１受光素子の受光と、レーザ投光器の傾斜方向及び傾斜量との関係を示した表である。
【図９】第２受光素子の受光と、レーザ投光器の傾斜方向及び傾斜量との関係を示した表である。
【図１０】回転レーザ装置の制御系の構成を示したブロック図である。
【図１１】レーザ投光器の傾斜角度に対してレーザ光の発光を停止させる回動部の回転角の領域を示したグラフである。
【図１２】第２実施例のパターン板のパターンと各受光素子光の配置関係と、パターン板が移動した場合のパターンと各受光素子の関係とを示した説明図である。
【図１３】パターン板のＸ方向の傾斜角度と各受光素子の受光状態との関係を示した表である。
【図１４】パターン板のＹ方向の傾斜角度と各受光素子の受光状態との関係を示した表である。
【図１５】グラデーションのパターンを示した説明図である。
【図１６】色違いのマークによって形成したパターンの説明図である。
【図１７】円形のマークによって形成したパターンの説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明に係るレーザ測量機の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１３】
［第１実施例］
図１は、この発明に係るレーザ測量機である回転レーザ装置２７を用いた測量システム１００を示す。
【００１４】
この測量システム１００は、ファンビームを回転照射する回転レーザ装置２７と、ファンビームを受光する受光素子装置２８などとを有する。
【００１５】
測量システム１００は、三脚２９を略既知点Ｘに略合致する様に設置し、この三脚２９に回転レーザ装置２７を取付けて測定を行う。回転レーザ装置２７は、後述するケーシング３５に対して回転自在に設けられた回動部（レーザヘッド部）３２を備え、回動部３２の回転によりレーザ光３３が回転照射される。
【００１６】
受光素子装置２８は、所要の支持手段により保持される。受光素子装置２８は作業者により手持ち可能なロッド３４に設置され、ロッド３４の上端にはＧＰＳ位置測定装置３０が設けられている。ＧＰＳ位置測定装置３０は衛星からの信号を基に地上での絶対位置が測定できるので、ＧＰＳ位置測定装置３０の地表からの高さが測定される。
【００１７】
レーザ光３３は複数の扇形レーザビームで構成され、例えば鉛直なファンビーム３３ａ,３３ｂ及びファンビーム３３ａ,３３ｂに対して対角線上にθの角度で傾斜したファンビーム３３ｃによりＮ字状に構成されている。また、図２に示すように、ファンビーム３３ａ,３３ｂはそれぞれαの広り角度で±δの方向に照射されている 。なお、ファンビーム３３ａ,３３ｂは必ずしも鉛直である必要はなく、ファンビーム３３ａ,３３ｂが相互に平行で水平面に対して交差していればよい。なお、６２は受光素子装置２８の受光部である。
［回転レーザ装置］
回転レーザ装置２７は、図３及び図４に示すように、筺体３１と、この筺体内３１内に傾動可能に配置されるとともに投光光軸４０（後述する）を有するレーザ投光器３６と、このレーザ投光器３６を傾動させる傾斜機構４４と、レーザ投光器３６の上部に回転自在に設けられた回動部３２と、筺体３１に対するレーザ投光器３６の傾斜角を検出する傾斜角検出装置２００などとを有している。
【００１８】
筺体３１は、ケーシング３５と、このケーシング３５の上部に設けられたカバーガラス６１とを有する。カバーガラス６１は図示しない４本の支柱で保持され、カバーガラス６１の上には天板６５が取り付けられている。
【００１９】
ケーシング３５の上壁部３７の中央部には、切頭円錐形の凹部３７Ａが形成され、この凹部３７Ａの中央部には穴７０が形成されている。
［レーザ投光器］
レーザ投光器３６は、筒状の本体ケース３６Ａと、この本体ケース３６Ａ内の底部に設けられたレーザダイオード５２と、コリメートレンズ５３とを有している。
【００２０】
本体ケース３６Ａの上部側の外周面には球面座３８が形成され、この本体ケース３６Ａがケーシング３５の凹部３７Ａの穴７０に上から挿入され、本体ケース３６Ａの球面座３８が穴７０の縁部７０Ａに回動自在に支持されている。レーザ投光器３６は球面座３８を介して３６０度の方向に傾動自在となっている。
【００２１】
本体ケース３６Ａの上部には、投光光軸４０に対して直交する方向に延出する一対の傾斜アーム５１が設けられている。一対の傾斜アーム５１は互いに直交する方向に延びており、一方は図示していない。
【００２２】
レーザダイオード５２は、上方に向けてレーザ光を射出するものであり、コリメートレンズ５３によってそのレーザ光は平行光束にされる。そして、レーザダイオード５２とコリメートレンズ５３とで投光光学系５４が構成される。
【００２３】
また、本体ケース３６Ａの上部には、走査モータ４３が設けられており、この走査モータ４３の駆動軸には駆動ギア４２が装着されている。
［回動部］
回動部３２は、ペンタプリズム３９と、このペンタプリズム３９を内部に保持した円筒状のプリズムホルダ５５と、ペンタプリズム３９の下に配置された回折格子（ＢＯＥ）５６などとを有している。５７は投光窓である。
【００２４】
プリズムホルダ５５の下部に小径部５５Ａが形成され、この小径部５５Ａがベアリングを介してレーザ投光器３６の本体ケース３６Ａの上部に回転自在に保持されている。小径部５５Ａとプリズムホルダ５５との間の外周には走査ギア４１が設けられており、この走査ギア４１が走査モータ４３の駆動ギア４２に噛合している。
【００２５】
走査モータ４３の駆動により駆動ギア４２及び走査ギア４１を介して回動部３２がレーザ投光器３６の本体ケース３６Ａに対して、投光光軸（回転軸）４０回りに回転していくようになっている。
【００２６】
回動部３２の回転角度は、エンコーダ６０が検出する回転角度に応じた検出信号によって求められていく。
［傾斜機構］
傾斜機構４４は、筺体３１のケーシング３５内に一対設けられており、図３にはその片方だけを図示してある。
【００２７】
傾斜機構４４は、ケーシング３５内に設けた傾斜用モータ４５と、レーザ投光器３６と平行な方向の回転中心を有する傾斜用スクリュー４６と、この傾斜用スクリュー４６に螺合した傾斜ナット４７などとを有している。傾斜用モータ４５の駆動軸には駆動ギア４８が装着され、傾斜用スクリュー４６の下部には傾斜用ギア４９が装着されており、この傾斜用ギア４９に駆動ギア４８が噛合している。これにより、傾斜用モータ４５の駆動によって傾斜用スクリュー４６が回転し、この傾斜用スクリュー４６の回転によって傾斜ナット４７が上下動するようになっている。
【００２８】
傾斜ナット４７には、図示しない係合部が形成され、この係合部にレーザ投光器３６の傾斜アーム５１の先端部に形成されたピンが係合され、傾斜ナット４７の上下動によってレーザ投光器３６が図３に示すＸ方向に対して傾斜する。
【００２９】
図示しない他方の傾斜機構４４も傾斜用モータ４５Ａ（図１０参照）を有し、同様な構成となっており、この傾斜機構４４の傾斜ナットの上下動によってレーザ投光器３６がＹ方向（紙面に対して直交する方向）に対して傾斜するようになっている。
［チルトセンサ］
傾斜アーム５１に平行な固定傾斜センサ（チルトセンサ）５８と、傾斜アーム５１に対して直角方向の固定傾斜センサ（チルトセンサ）５９がレーザ投光器３６の中間部に設けられている。
【００３０】
固定傾斜センサ５８及び固定傾斜センサ５９は、レーザ投光器３６のＸ,Ｙ方向に対する傾斜角を検出するものであり、レーザ投光器３６の４０分ぐらいまでの傾斜角度を精密に検出することができようになっている。
この固定傾斜センサ５８及び固定傾斜センサ５９の検出結果に基づいて２組の傾斜機構４４によって２本の傾斜アーム５１を介してレーザ投光器３６を傾斜させることにより、該レーザ投光器３６が常に鉛直になる様に制御を行うことができる。又、任意の角度にも傾斜させることができる。この実施例では、固定傾斜センサ５８及び固定傾斜センサ５９の検出結果に基づいてレーザ投光器３６が常に鉛直になるように制御される。
［傾斜角検出装置］
傾斜角検出装置２００は、レーザ投光器３６の本体ケース３６Ａの下面に設けられたパターン板２０１と、このパターン板２０１に対向配置された複数の受光素子Ｓ１〜Ｓ８と、パターン板２０１に向けて照明光を発光するランプ２０２と、各受光素子Ｓ１〜Ｓ８の受光量に基づいてレーザ投光器３６の傾斜方向と傾斜量とを求める判断部２１１（図１０参照）とを有している。
【００３１】
受光素子Ｓ１〜Ｓ８とランプ２０２は、パターン板２０１に対向配置された台２０５の上面に設けられている。
［パターン板］
パターン板２０１には、図５に示すように、中央部に正方形の黒いマークＭ１が形成され、その外側に幅Ｗ１の四角い枠状の白いマークＭ２が形成され、その外側に幅Ｗ２（＞Ｗ１）の四角い枠状の黒いマークＭ３が形成され、その外側に幅Ｗ３（＞Ｗ２）の四角い枠状の白いマークＭ４が形成されている。これらマークＭ１〜Ｍ４によって中心部から外方へ明暗が繰り返される明暗のパターンＰが形成されている。また、各マークＭ１〜Ｍ４の幅は異なっており、マークＭ１の幅はＷ０（＞Ｗ３）であり、Ｗ３＞Ｗ０/２に設定されている。
［第１受光素子］
筺体３１に対するレーザ投光器３６の傾斜角がゼロの場合のときのパターン板２０１に対する受光素子（第１受光素子）Ｓ１〜Ｓ４の配置関係を図６に示す。
【００３２】
受光素子Ｓ１〜Ｓ４は、図６に示すように、Ｘ方向（第１方向）に沿って配置されるとともに、受光素子Ｓ１,Ｓ２と受光素子Ｓ３,Ｓ４とがパターンＰの中心位置Ｏｐに対して対称に配置されている。また、受光素子Ｓ１はマークＭ４の左側部分（図６において）であってマークＭ３の境界近傍の部位に対向している。
【００３３】
受光素子Ｓ２は、マークＭ３の左側部分であって一部がマークＭ２に重なる部分を含む部位に対向している。受光素子Ｓ３,Ｓ４は、マークＭ４,Ｍ３の右側部分であって、受光素子Ｓ１,Ｓ２と中心位置Ｏｐに対して対称な部位に対向している。
【００３４】
受光素子Ｓ１〜Ｓ４は、対向したパターン板２０１のパターンＰの各部位の反射光を受光するようになっている。
［第２受光素子］
また、図６は筺体３１に対するレーザ投光器３６の傾斜角がゼロの場合のときのパターン板２０１に対する受光素子（第２受光素子）Ｓ５〜Ｓ８の配置関係を示す。
【００３５】
受光素子Ｓ５〜Ｓ８は、Ｙ方向（第２方向）に沿って配置されるとともに、受光素子Ｓ５,Ｓ６と受光素子Ｓ７,Ｓ８とがパターンＰの中心位置Ｐ０に対して対称に配置されている。また、受光素子Ｓ５はマークＭ４の下側部分（図６において）であってマークＭ３の境界近傍の部位に対向している。
【００３６】
受光素子Ｓ６は、マークＭ３の下側部分であって一部がマークＭ２に重なる部分を含む部位に対向している。受光素子Ｓ７,Ｓ８は、マークＭ４,Ｍ３の上側部分であって、受光素子Ｓ５,Ｓ６と中心位置Ｐ１に対して対称な部位に対向している。
【００３７】
受光素子Ｓ５〜Ｓ８は、パターン板２０１のパターンＰの各部位の反射光を受光するようになっている。
［第１受光素子とレーザ投光器の傾斜角との関係］
図７にレーザ投光器３６すなわちパターン板２０１の傾斜角と、マークＭ１〜Ｍ４に対する受光素子Ｓ１〜Ｓ４の位置関係とを示す。
【００３８】
筺体３１に対するレーザ投光器３６の傾斜角がゼロの場合、図７の（Ａ）に示すように、受光素子Ｓ１,Ｓ４はパターン板２０１のマークＭ４の反射光を受光し、受光素子Ｓ２,Ｓ３はマークＭ３の反射光を受光する
白色のマークＭ４の反射光量が大きいので、受光素子Ｓ１,Ｓ４の受光量は大きく、この場合の受光素子Ｓ１,Ｓ４をオンとする。黒色のマークＭ３の反射光量はゼロに近いので、この場合の受光素子Ｓ２,Ｓ３をオフとする。そして、オンを「○」、オフを「●」で表示すると、図８の表１の傾斜角が「０」度の欄に示すようになる。
【００３９】
同様に、図７の（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、−１度〜−３度に傾斜した場合と、図７の（Ｅ）〜（Ｇ）に示すように、＋１度〜＋３度に傾斜した場合の受光素子Ｓ１〜Ｓ４のオン・オフを図８の表１に示す。
【００４０】
図８の表１に示すように、受光素子Ｓ１〜Ｓ４のオン・オフの状態からレーザ投光器３６の傾斜方向と傾斜角度が分かることになる。
【００４１】
同様に、レーザ投光器３６をＹ方向に傾斜した場合、レーザ投光器３６のＹ方向の傾斜角度と、受光素子Ｓ５〜Ｓ８のオン・オフの状態を図９の表２に示す。
【００４２】
傾斜角検出装置２００は、図８,９の表１,２に示すように、３度までの傾斜角を検出することができるが、その精度は１度の単位である。
［制御系］
図１０に回転レーザ装置２７の制御系の構成を示すブロック図を示す。図１０において、２１０は図８の表１及び図９の表２を記憶したメモリ、２１１はメモリ２１０に記憶された図８の表１及び図９の表２と受光素子Ｓ１〜Ｓ８のオン・オフ（受光量）の状態に基づいてレーザ投光器３６の傾斜方向と傾斜角度を判断する判断部である。
【００４３】
２２０は固定傾斜センサ５８,５９の検出に基づいて傾斜用モータ４５,４５Ａを制御してレーザ投光器３６を鉛直方向に向ける制御装置である。また、この制御装置２２０は、レーザダイオード５２をエンコーダ６０が検出する回動部３２の回転角度と判断部２１１が判断したレーザ投光器３６の傾斜方向及び傾斜角度とに基づいてレーザダイオード５２の発光を制御したりする。
［動  作］
次に、上記のように構成される回転レーザ装置２７の動作について説明する。
【００４４】
先ず、図１に示すように、三脚２９を略既知点Ｘに略合致する様に設置し、この三脚２９に回転レーザ装置２７を取り付ける。そして、図示しないスイッチを操作すると、図３に示す２組の傾斜機構４４の固定傾斜センサ５８,５９の検出結果に基づいて、図１０に示す制御装置２２０は傾斜用モータ４５,４５Ａを駆動制御して傾斜用スクリュー４６を回転させ、傾斜ナット４７を上下動させていき、レーザ投光器３６を鉛直向きにさせる。
【００４５】
この後、傾斜角検出装置２００の判断部２１１は、各受光素子Ｓ１〜８のオン・オフからメモリ２１０に記憶された図８の表１及び図９の表２に基づいて、筺体３１に対するレーザ投光器３６の傾斜方向と傾斜角度（傾斜量）とを求める。
【００４６】
制御装置２２０は、レーザダイオード５２を駆動させてレーザ光を発光させるとともに走査モータ４３を駆動させて回動部３２を回転させていく。
【００４７】
レーザダイオード５２から発光したレーザ光３３は、図４に示すように、コリメートレンズ５３によって平行光束にされて回折格子５６に入射する。入射したレーザ光３３は回折格子５６によって３つのファンビーム３３ａ,３３ｂ,３３ｃに分割形成される（図２参照）。このファンビーム３３ａ,３３ｂ,３３ｃは、ペンタプリズム３９によって水平方向に偏向され、プリズムホルダ５５の投光窓５７から照射される。
【００４８】
走査モータ４３によって回動部３２が回転されていくことにより、ファンビーム３３ａ,３３ｂ,３３ｃは投光光軸４０周りに３６０度の方向へ回転照射されてき、このファンビーム３３ａ,３３ｂ,３３ｃは図１に示すロッド３４の受光素子装置２８に受光されて測量が行われることになる。この測量は従来と同様なのでその説明は省略する。
【００４９】
ところで、筺体３１のカバーガラス６１に４つの支柱が設けられており、この支柱によってファンビーム３３ａ,３３ｂ,３３ｃは遮られてしまい、このファンビーム３３ａ,３３ｂ,３３ｃのプロファイルが変形して測定精度が低下する。この測定精度の低下する領域は、図１１の斜線部分Ｕ１で示すように、筺体３１に対するレーザ投光器３６の傾斜角によって異なり、その傾斜角が大きくなるにしたがってその範囲が大きくなる。
このため従来では、レーザ投光器３６の傾斜が最大となる最大傾斜角を想定し、この最大傾斜角に対応した領域でレーザダイオード５２からのレーザ光の発光を停止させている。すなわち、図１１に示すように、柱Ｑに対しての最大傾斜角が例えば３°の場合、柱Ｑの位置を回動部３２の回転角を「０」度とした場合、その回転角が−βから＋βの範囲を回動部３２が回動している間、レーザダイオード５２の発光を停止させている。すなわち、レーザ投光器３６の実際の傾斜角度に拘わらず、図１１のＶ１の範囲でレーザ光の発光を停止させている。
【００５０】
このため、例えば、柱Ｑに対してレーザ投光器３６の実際の傾きが１度の場合には、−αから＋αの範囲Ｖ２だけをレーザ光の発光を停止させればよいのに、Ｖ１の範囲でレーザ光の発光を停止させていることにより、測定するレーザ光の照射範囲を必要以上に狭くしている。
【００５１】
この実施例では、筺体３１に対するレーザ投光器３６の傾斜方向と傾斜角度を求め、この傾斜方向と傾斜角度から、４つの柱Ｑに対するそれぞれの傾斜角を求め、この傾斜角からレーザ光の発光を停止させる範囲をそれぞれの柱Ｑに対して求める。
【００５２】
制御装置２２０は、エンコーダ６０から入力される検出信号に基づいて、回動部３２の回転角を求め、この回転角がそれぞれの柱Ｑに対しての発光を停止させる範囲になったとき、レーザダイオード５２のレーザ光の発光を停止させる。すなわち、回転角が図１１の斜線部分Ｕ１内になったときレーザ光の発光を停止させる。
【００５３】
このため、レーザ光の照射範囲を必要以上に狭めてしまうことがなく、測定するレーザ光の照射範囲を広くとることができる。
【００５４】
傾斜角検出装置２００は、パターンを形成したパターン板２０１と、受光素子Ｓ１〜Ｓ８とで構成したので、その構成は簡単なものであり、この簡単な構成で傾斜方向と傾斜角を検出することができ、安価な回転レーザ装置２７を提供することができる。
【００５５】
また、傾斜角検出装置２００では、レーザ投光器３６の傾斜角度を１度毎に段階的に検出するようにしているが、これに限らず、例えば、マークＭ１〜Ｍ４の幅を狭くして０.５度毎に段階的に検出するようにしてもよい。
【００５６】
この第１実施例では、マークＭ１〜Ｍ４からなるパターンＰと受光素子Ｓ１〜Ｓ８とでレーザ投光器３６の傾斜方向と傾斜角度とを求めているが、この傾斜方向と傾斜角度が求まれば、どのようなパターンであってもよく、また受光素子Ｓ１〜Ｓ８の配置は図６に示すものに限定されない。
［第２実施例］
図１２の（Ａ）は、第２実施例の傾斜角検出装置のパターン板２５０と受光素子Ｓ１ａ〜Ｓ５ａとを示したものである。この第２実施例によれば５個の受光素子Ｓ１ａ〜Ｓ５ａとパターン板２５０とで傾斜方向と傾斜量を検出できるようにしたものである。
【００５７】
パターン板２５０には、中央部に正方形の白いマークＭ１ａが形成され、その外側に幅Ｗ１ａの四角い枠状の黒いマークＭ２ａが形成され、その外側に四角い枠状の白いマークＭ３ａが形成され、その外側に四角い枠状の黒いマークＭ４ａが形成されている。これらマークＭ１ａ〜Ｍ４ａによって中心部から外方へ明暗が繰り返される明暗のパターンＰａが形成されている。
マークＭ２ａの幅Ｗ２ａとマークＭ３ａの幅Ｗ３ａはほぼ同一に設定され、マークＭ２ａの幅Ｗ２ａはマークＭ１ａの幅Ｗ１ａの約１/２に設定され、マークＭ４ａの幅Ｗ４ａはマークＭ３ａの幅Ｗ３ａより大きく設定され、マークＭ１ａの幅Ｗ１ａより小さく設定されている。
図１２の（Ａ）は、筺体３１に対するレーザ投光器３６の傾斜角がゼロの場合のときのパターン板２５０に対する受光素子Ｓ１ａ〜Ｓ５ａの配置関係を示す。
図１２の（Ａ）に示すように、受光素子Ｓ１ａはマークＭ４ａの左の外側であってマークＭ４ａの外側の境界に隣接する位置に配置され、受光素子Ｓ２ａはマークＭ３ａの左側部分の中心位置に対応して配置され、受光素子Ｓ３ａはマークＭ１ａの中心位置に対応して配置されている。
また、受光素子Ｓ４ａはマークＭ３ａの上側部分の中心位置に対応して配置され、受光素子Ｓ５ａはマークＭ４ａの上側部分の外側で、その境界の隣接位置に対応した位置に配置されている。
この状態のとき、受光素子Ｓ１ａ〜Ｓ３ａはオンし、パターン板２５０が右方向（図１２において）へ０.９９度移動（傾斜）しても受光素子Ｓ１ａ〜Ｓ３ａはオンのままである。すなわち、図１３の表３に示すように、Ｘ方向の移動角が「０〜０.９９」の欄に示すように「○、○、○」となる。
図１２の（Ｂ）に示すように、パターン板２５０が右へ１.５度移動すると、受光素子Ｓ１ａはオン、受光素子Ｓ２ａはオフ、受光素子Ｓ３ａはオンする。ずなわち、図１３の表３に示すように、Ｘ方向の移動角が「１〜１.９９」の欄に示すように「○、●、○」となる。同様に、Ｘ方向の移動角が「２〜２.９９」となると、受光素子Ｓ１ａはオン、受光素子Ｓ２ａ,Ｓ３ａはオフとなり、図１３の表３の「２〜２.９９」の欄に示すように「○、●、●」となる。
【００５８】
同様に、図１２の（Ａ）に示す位置からパターン板２５０が左方向へゼロより大きく０.９９度以下の範囲で移動すると、受光素子Ｓ１ａはオフ、受光素子Ｓ２ａ,Ｓ３ａはオンする。すなわち、図１３の表３の「▲０.９９〜０」の欄に示すように「●、○、○」となる。
【００５９】
さらに、パターン板２５０が左方向へ移動すると、「▲１〜▲１.９９」の欄、「▲２〜▲２.９９」の欄に示すように受光素子Ｓ１ａ〜Ｓ３ａは、「●、●、○」、「●、●、●」となる。
【００６０】
パターン板２５０がＹ方向である上下方向に移動（傾斜）した場合、受光素子Ｓ５ａ〜Ｓ３ａは図１４に示す表４の状態となる。すなわち、パターン板２５０が右へ移動する場合と、下へ移動する場合と同じであり、受光素子Ｓ１ａ〜Ｓ３ａと受光素子Ｓ５ａ〜Ｓ３ａとは同じオン・オフ状態となる。
【００６１】
ここで、パターン板２５０がＹ方向である上側または下側に「２〜２.９９」の範囲で移動すると、受光素子Ｓ３ａはオフとなり、この状態でパターン板２５０がＸ方向に移動しても受光素子Ｓ３ａはオフを維持するので、Ｘ方向の傾斜方向と傾斜量を検出することができなくなる。同様に、パターン板２５０がＸ方向である左側または右側に「２〜２.９９」の範囲で移動すると、受光素子Ｓ３ａはオフとなり、この状態でＹ方向に移動しても受光素子Ｓ３ａはオフを維持するので、Ｙ方向の傾斜方向と傾斜量を検出することができなくなる。
【００６２】
すなわち、この実施例では、図１３,１４の表３,４に示すＦ１,Ｆ２の範囲、すなわちＸ,Ｙ方向の２度の範囲で傾斜方向と傾斜量を検出することができる。
［他の例］
図１５は、中心部から外方に行くにしたがって濃度が薄くなるパターンＰ１を示すものであり、このパターンＰ１に対応して図６に示すように受光素子Ｓ１〜Ｓ８を配置した場合、各受光素子Ｓ１〜Ｓ８の受光量の変化の大きさで傾斜方向と傾斜量とを判断することになる。しかも傾斜量を細かく求めることが可能となる。また、この場合、受光素子Ｓ２,Ｓ３,Ｓ６,Ｓ７だけでもレーザ投光器３６の傾斜方向と傾斜量を求めることができる。
【００６３】
このパターンＰ１は、中心部から外方に行くにしたって濃度が薄くなっているがこの逆であってもよい。
【００６４】
図１６に示すパターンＰ２は、色違いのマークＭｂ１〜Ｍｂ３で係止したものであり、この場合、受光素子Ｓ１〜Ｓ８の受光面の前に色フィルタを設けて、所定の色のマークＭｂ１〜Ｍｂ３の反射光だけを受光するようにする。
【００６５】
同様に、図１２に示すパターンＰａのマークＭ１ａ〜Ｍ３ａを色違いで形成した場合には、受光素子Ｓ１ａ〜Ｓ５ａの受光面の前に色フィルタを設けて所定の色の反射光だけを受光するようにする。
【００６６】
図１７に示すパターンＰ３は、円形のマークＭｃ１〜Ｍｃ４で形成したものであり、マークＭｃ１〜Ｍｃ４の幅を所定の幅に設定すれば、図６に示す受光素子Ｓ１〜Ｓ８や図１２に示す受光素子Ｓ１ａ〜Ｓ５ａでレーザ投光器３６の傾斜方向や傾斜量を求めることができる。
【００６７】
パターンは上記実施例の形状のものに限られるものではなく、例えば三角形であってもよく、要はレーザ投光器３６の傾斜方向と傾斜角度が分かれば、パターンの形状はどのような形状でもよく、受光素子Ｓ１〜Ｓ８,Ｓ１ａ〜Ｓ５ａはどのように配置してもよい。また受光素子の数はいくつでもよい。
【００６８】
この発明は、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【符号の説明】
【００６９】
２７        回転レーザ装置（レーザ測量機）
３１        筺体
３２        回動部（レーザヘッド部）
３６        レーザ投光器
４０        投光光軸（回転軸）
２００      傾斜角検出装置
２０１      パターン板
Ｓ１〜Ｓ８  受光素子
Ｐ          パターン
【図１】
2015007550.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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