(57)【要約】 【課題】   １つのレーザ光源を用いて水平、垂直方向の光束を発生させ、その両光束を用いて被測定物の測定面傾きを求める。【解決手段】   １つのレーザ光源９からの光束をビームスプリッタ１０に当て、その通過光束１４を垂直方向の第１光路とし、他方の分離した光束１６を水平方向の第２光路とする光学系を測定器本体１内に形成する。そしてこの第１と第２光路による光学系を予め垂直性、水平性の精度が保証された状態に調整する。傾きを測定するときは測定器本体１を被測定物上に設置し、前記２つの光束を被測定物で反射させ、その反射光束を前記ビームスプリッタ１０を経由して本体内の受光部１３に投影する。投影された光像の受光位置から、垂直、水平方向の傾きを測定する。   【選択図】    図１  
2005345326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの半導体レーザ光源と、このレーザ光源からの光束を垂直方向の第１光路光束とする第１コリメータレンズと、前記レーザ光源と第１コリメータレンズ間に設置される４５度の反射面を持ったビームスプリッタと、このビームスプリッタ通過後の第１光路光束中に設置され、内部に液状反射材を封入し蓋板を透明体とした反射部と、前記ビームスプリッタで反射される前記レーザ光源からの光束を水平方向の第２光路光束とする第２コリメータレンズと、前記ビームスプリッタを通過し前記反射部で反射した第１光路の反転光束による光像とビームスプリッタで反射し外部反射材で反射した第２光路の反転光束による光像が前記ビームスプリッタ経由で投影される１つの受光部と、前記第１、第２コリメータレンズ、ビームスプリッタ、受光部の各本体取りつけ位置を調整し、前記２つの反転光束によって得られる受光部上の光像投影位置が同一点近傍になったとき、両光束の垂直性と水平性を保証する取りつけ位置として前記各光学部材を固定し、以後その状態を持続する中間部材、とで本体を構成し、前記本体を被測定物上に設置したとき、前記液状反射材で反射した第１光路光束の光像が予め定めた受光部上の光像投影位置内に投影されたとき、第２光路光束の水平性が得られるようにしたことを特徴とする傾き測定器。
【請求項２】
蓋板と底板を第１光路光束に対し予め角θだけ傾斜を持たせて構成した反射部としたことを特徴とする前記請求項１記載の傾き測定器。
【請求項３】
第１光路光束が通過する部分は透明体として反射部を構成し、この反射部の後段位置に第１光路光束の結像位置を延長するオートフォーカス式対物レンズを設置したことを特徴とする前記請求項１、２記載の傾き測定器。
【請求項４】
レーザ光源とビームスプリッタ間に設置され、光源からの中心光軸が通過するピンホールを有するピンホール板と、このピンホールを通過しビームスプリッタを経て反射部で反射した第１光路光束の反転光束を、前記ピンホール通過後に取り出してその光量を検出する第１光量検出部と、前記ピンホールを通過しビームスプリッタで反射された第２光路光束を取り出してその光量を検出する第２光量検出部を設置し、両検出部の検出光量を比較できるようにしたことを特徴とする前記請求項１記載の傾き測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザ光源からの光束を利用する傾き測定器に関するもので、この測定器を被測定物上に設置したとき設置面の水平方向と垂直方向の傾きを測定できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザを光源として使用し、その光束を各種部材の組立加工時に墨出しラインとして利用するレーザ水準器は傾きを測定できる器材として多くの分野で使用されている。これはレーザ光束自身が持つ直線性の特徴が墨出しラインとしてよく機能し、それが評価を受ける因となっている。しかしその反面、問題として指摘されている点もいくつかある。その１つは水準器を設置する被測定物の設置面傾き程度である。この設置面の傾き程度を確認するため、一般的には気泡や重りなどの測定用補助材が水準器に装備されている。しかし気泡を利用する場合はＪＩＳ
７５１０−１９９３にも記されているように数ｍ程度の長さに対する傾き精度であり、数１０ｍの長さになる場合には対処することが出来ない。ジンバル構造として知られている重りを利用したものは、重りの揺れが静まるまでの時間が必要となる。そして重要なことの１つ目は水準器に取りつけた気泡などの測定用補助材と水準器から発せられたレーザ光束との間に、両者の連結精度を関連づける確実な保証が得られないままとなっていることである。そして２つ目は気泡などの補助材を使用すると測定時に個人によって読み取り誤差が生じることである。
別の問題としてレーザ光束自身が持つ欠点が指摘されている。それはレーザ光束の直径が墨出しラインの精度を左右してしまうことである。例えば高さが５０ｍを超えるようなビルの建設現場で鉄骨などを組み立てていくとき、屋上側に取り付けた水準器から地上側にレーザ光束を発すると、地上側のレーザ光束直径は５〜１０ｍｍを超えてしまう場合が多い。つまり直径５〜１０ｍｍの範囲内で測定誤差が発生する可能性が残る。また垂直水平両方向に複数の墨出しラインを必要とするとき、複数の水準器を使用すれば各水準器毎の誤差が発生するだけでなく、そこから発生された複数の墨出しライン同志の水平性又は垂直性の精度を判定することが出来ない。
【特許文献１】特開平１１−１５３４３６号公報
【特許文献２】特開２００４−４０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は個人差の無い傾き測定が行えるようにするため、１つの半導体レーザ光源を使用して水平、垂直両方向の光束を同時的に発生させ、この発生した光束の水平性と垂直性の精度を常時保証できるようにした傾き測定器を求めることである。それも気泡や重りなどの補助材に頼ることなく、測定器を被測定物の測定面に設置したとき、その設置面の傾きを前記２つの光束によって容易に測定できるようにする事である。そして被測定物が５０ｍを超えるようなときでもレーザ光束直径に煩わされない精度で傾きの測定ができるようにする事である。そして更に複数の墨出しラインを必要とするとき、それぞれのライン精度を測定し判定できるようにして複数のレーザ水準器を自由に扱えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため本発明は１つの半導体レーザ光源と、このレーザ光源からの光束を垂直方向の第１光路光束とする第１コリメータレンズと、前記レーザ光源と第１コリメータレンズ間に設置される４５度の反射面を持ったビームスプリッタと、このビームスプリッタ通過後の第１光路光束中に設置され、内部に液状反射材を封入し蓋板を透明体とした反射部と、前記ビームスプリッタで反射される前記レーザ光源からの光束を水平方向の第２光路光束とする第２コリメータレンズと、前記ビームスプリッタを通過し前記反射部で反射した第１光路の反転光束による光像とビームスプリッタで反射し外部反射材で反射した第２光路の反転光束による光像が前記ビームスプリッタ経由で投影される１つの受光部と、前記第１、第２コリメータレンズ、ビームスプリッタ、受光部の各本体取りつけ位置を調整し、前記２つの反転光束によって得られる受光部上の光像投影位置が同一点近傍になったとき、両光束の垂直性と水平性を保証する取りつけ位置として前記各光学部材を固定し、以後その状態を持続する中間部材、とで本体を構成し、前記本体を被測定物上に設置したとき、前記液状反射材で反射した第１光路光束の光像が予め定めた受光部上の光像投影位置内に投影されたとき、第２光路光束の水平性が得られるようにしたことを特徴とする。
請求項２の発明によるものは請求項１記載の傾き測定器において、蓋板と底板を第１光路光束に対し予め角θだけ傾斜を持たせて構成した反射部としたことを特徴とする。
請求項３の発明によるものは請求項１、２記載の傾き測定器において、第１光路光束が通過する部分は透明体として反射部を構成し、この反射部の後段位置に第１光路光束の結像位置を延長するオートフォーカス式対物レンズを設置したことを特徴とする。
請求項４の発明によるものは請求項１記載の傾き測定器において、レーザ光源とビームスプリッタ間に設置され、光源からの中心光軸が通過するピンホールを有するピンホール板と、このピンホールを通過しビームスプリッタを経て反射部で反射した第１光路光束の反転光束を、前記ピンホール通過後に取り出してその光量を検出する第１光量検出部と、前記ピンホールを通過しビームスプリッタで反射された第２光路光束を取り出してその光量を検出する第２光量検出部を設置し、両検出部の検出光量を比較できるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は１つの半導体レーザ光源を使用して水平、垂直方向の光束を同時的に発生させ、この発生した光束の水平性と垂直性の精度を常時保証出来るようにした測定器を提供することが出来る。それもこの測定器を被測定物の測定面に設置したとき、その設置面の傾きを前記２つの光束によって容易に測定することが出来る。それによって気泡や重りなどの補助材に頼ることなく個人差のない測定を行うことが出来る。そして複数の墨出しラインを必要とするとき、複数のレーザ水準器を設置してそれぞれのライン精度を測定して使用することが出来る。それによって複数の水準器を同一環境の中で使用することが出来る。これらによって全体的に傾きの測定精度を向上することが出来る。
そしてさらに使用時には測定器本体内に設置した反射部を測定時の基準面として使用するようにしたから、常時水平面基準精度を維持する事ができ経時変化の影響を受けにくい測定器を得ることが出来る。またオートフォーカス式対物レンズを上記反射部の後段に設置したので結像面位置を延長することができ、５０ｍを超えるような場合でもレーザ光束の直径に煩わされない精度の高い測定を実施することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に本発明に係わる傾き測定器について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００７】
まず本発明による傾き測定器の構成と内部光学系について説明する。図１は傾き測定器の内部光学系概略を示した説明用側断面図である。図において測定器本体１は調整用治具２上に設置される。治具２は水平台３と、この水平台３から直立させた垂直壁４からなり、両者の取りつけ部５は正確に９０度の角度を持って構成される。そして垂直壁４と水平台３にはミラー６、７が固着され、その反射面は垂直、水平方向に正確に管理され基準精度面として機能する。本体１底部には複数の調整用精密ねじ８が中間部材として取りつけられ、その締め具合を調整することで水平台３上での本体高さ方向の位置や傾きを修正する。この本体１内部には後に説明する各種の光学部材が収容され光学系が形成される。その１つである半導体レーザ光源９は本体１上部に取り付けられ、そこから発せられた光束は本体１に取りつけられた４５度の反射面を持つビームスプリッタ１０を通過し、第１コリメータレンズ１１で平行光束とされ、本体底部の窓１２から水平台３上に固着された前記ミラー７に向かう。そしてそこで反射されて反転し、第１コリメータレンズ１１を経てビームスプリッタ１０の反射面で反射し、本体１の正面に取りつけた受光部１３に達する。以後この光束を第１光路光束１４という。
一方、光源９からの光束のうち前記ビームスプリッタ１０反射面で分離し反射された光束は、そのまま水平方向に進んで第２コリメータレンズ１５を通過し、平行光束となって治具２の垂直壁４に固着したミラー６で反射して反転する。そして第２コリメータレンズ１５とビームスプリッタ１０を通過して受光部１３に達する。以後この光束を第２光路光束１６という。これによって本体１内には第１光路光束１４と第２光路光束１６の光学系が形成され、本体外に設置した外部ミラー７、６でそれぞれ反射して、その反転した光束がビームスプリッタ１０を経由して受光部１３に向かう。受光部１３はＣＣＤやＰＳＤなどによる光電変換部と、この光電変換部からの信号を受けて画像として表示する表示部とで構成される。従ってこの受光部１３が前記２つの光路１４、１６からの光束を受け取ると、その２つの光束による光像を表示部上に表示する。そして表示された２つの像の集合状態から、垂直、水平方向の傾き精度を判定することになるが、その詳細については順次説明していく。尚、図において１７は水平台３上での本体１位置を規定する金具である。また光源９を点灯するための電源やそのオン・オフを指令するスイッチなどは本体１に適宜取りつけられているものとして図では省略してある。
【０００８】
図２は受光部１３の正面図である。受光部１３は前記したように光電変換部と表示部１８で構成される。表示部１８には十字線などの指標１９が設けられ、更に本体１と一体になっている取りつけ部２０に設けた中間部材としての調整用精密ねじ２１の締め具合を加減することで、本体上を上下、左右方向に移動出来るようになっている。それによって例えば外部ミラー７で反射され反転した第１光路の光束１４（以下、反転光束という）が表示部１８に表示されたとき、その表示像を指標１９の交点と一致するよう調整することが出来る。勿論、第２コリメータレンズ１５を通過し、外部ミラー６で反射してきた水平方向の第２光路による反転光束１６が表示部１８に表示されたとき、その像を指標１９交点と一致するよう調整することもできる。従って第１光路光束１４と第２光路光束１６が正確に垂直、水平方向の光束として精度の保証された状態にあると仮定すれば、ビームスプリッタ１０を通過して受光部１３に向かう両反転光束１４、１６の光像は同一の光路を通り、予め調整した表示部１８の指標１９交点位置、若しくはその近傍位置に投影し表示させることが出来る。
このようにして構成した測定器本体１を被測定物の測定面に設置すると、その設置面に傾きがあれば傾きに応じて両光束の光像は指標１９交点位置から移動する。従って光像投影位置と指標１９の関係を表示部１８で確認することで設置面の傾きを測定することが出来る。
受光部１３の機能は上記の通りであるからＣＣＤなどの光電変換部を廃し、すりガラスなどの表示部１８だけで構成しても同等の働きを得ることが出来る。またＣＣＤなどの光電変換部を設置したとすれば、表示部１８を本体１から分離して独立させることもできる。このようにすれば本体１の設置場所と表示部１８の確認作業をする場所を別にすることが出来る。尚、図に於いてＭはねじ２１の締め操作と連動して動作するマイクロメータ等のダイヤルで、表示部１８を光像の投影位置に合わせるため移動させたとき、その移動量を数値として確認することが出来る。
【０００９】
次に上記した２つの光束１４、１６が垂直、水平方向に精度の保証された状態とするための光学系調整方法と確認作業について説明する。図３は第１光路の説明図で、そのＡは本体１の側断面を示している。図において２２ａは遮蔽板で、これを一時的に本体１内に設置し、光源９からの光束がビームスプリッタ１０で反射分離し９０度方向を変えて水平方向に進む第２光路光束１６を遮断する。そして測定器本体１を治具２の水平台３上に設置し光源９を点灯する。すると、その光束はビームスプリッタ１０と、図３Ａでは省略されている第１コリメータレンズ１１を経て治具２上のミラー７に向かい反転する。そして第１コリメータレンズ１１、ビームスプリッタ１０を経て、その光像を受光部１３に投影する。従ってミラー７で反射してビームスプリッタ１０に戻る反転光束は、ビームスプリッタ１０の反射面が第１光路１４に対して正しく４５度に設置されていれば、往路の光束と同じ光路を形成する。図では便宜上、復路の光束と往路の光束を別々の光路として示してある。
受光部１３に投影されて表示部１８に表示された第１光路１４の光像を仮に図３Ｂの２３とする。この図３Ｂは図２と同様に表示部１８の正面を示しているが、ここに表示された像２３は指標１９の交点とずれている事が確認できる。そのため図２に示した中間部材としての精密ねじ２１や、図３Ａの本体底部ねじ８を用いて指標１９に対する光像２３の位置を調整して、図３Ｃの様に光像２３と指標１９交点を一致させる。この時の表示部１８の移動量を必要に応じてダイヤルＭで確認することが出来る。
こうして第１光路光束１４と指標１９の関係を調整したら遮蔽板２２ａを取り外す。しかし、この時点では未だ第１光路光束１４とミラー７の反射面が、どのような傾きをもっているか確認されていない。つまりミラー７面に対して第１光路光束１４が垂直性を有しているかということが確認されていないから、後に述べるような調整が必要となる。
【００１０】
図４はビームスプリッタ１０の反射面位置や角度を調整する中間部材を示した説明用の側断面図である。ビームスプリッタ１０は複数の調整用精密ねじ２４によって保持具２５に取りつけられる。保持具２５は本体１に固着した取りつけ部２６に固着される。図では紙面に対して垂直方向のねじ２４は省略してあるが、ビームスプリッタ１０の各面方向に設けたねじ２４の締め具合を加減することでビームスプリッタ１０の反射面角度や、前後、左右、上下方向の位置を修正する。
【００１１】
図５は第１光路光束１４の垂直性と第２光路光束１６の水平性を調整するときの原理を説明する光学系の側断面図である。図Ａは、第１光路光束１４が外部ミラー７に対して垂直性を持ち、ビームスプリッタの反射面１０ａが第１光路に対して正しく４５度になるよう設置されたときの状態を示していて、コリメータレンズ１１、１５は省略してある。このような状態に設定されれば外部ミラー７で反射した第１光路１４の反転光束は、反射面１０ａで９０度反射して受光部１３の位置２７に投影される。この投影されたときの状態が前記図３Ｃの状態で、投影された光像２３は指標１９の交点と一致している。
一方、反射面１０ａで反射分離した第２光路光束１６も外部ミラー６で反射して反転し受光部１３に投影される。この場合前記したように反射面１０ａが第１光路光束１４に対して正しく４５度になるよう設置されているから、第２光路光束１６は第１光路光束１４に対し直角になるよう関係づけられる。それによって第２光路の光像２３が投影される位置は第１光路１４による光像投影位置と同じ位置、若しくはその近傍位置２７となる。従って受光部１３上では２つの光像２３を重ねた状態で、若しくは近傍位置に集合した状態で光像を確認することが出来る。尚、図では反射面１０ａの説明を簡易化するためビームスプリッタ１０をブロック状のビームスプリッタとしてではなく、次に説明する図６の場合も含めて平面状のビームスプリッタとして表記してある。
図Ｂは反射面１０ａが第１光路光束１４に対してθ１だけ傾いて設置されたと仮定したときの状態を示している。反射面１０ａが第１光路１４に対し角θ１傾いて設置されると、反射面１０ａを通過して直進した垂直の第１光路光束１４が外部ミラー７で反射して反転してきたとき、反射面１０ａではθ１の角度に応じて反射されるから、図の矢印２８方向に進み受光部１３上の位置２７ａにその光像を投影する。この投影される位置２７ａは図Ａの正規位置２７に対し、角θ１に応じて変化した位置となるから、例えば図３Ｂの様な状態で表示部１８に表示される。一方、反射面１０ａで図の矢印２９方向に反射した第２光路光束１６は、角θ１に応じて外部ミラー６上で反射し反転するが、その光束は受光部１３の大きさが限定されたものであれば受光部のエリア外となってしまい光像として確認することが出来なくなる。このような場合、受光部１３では第１光路光束１４による光像２３だけしか確認することが出来ない。
図Ｃは反射面１０ａがθ１と逆方向にθ２だけ傾いて設置されたと仮定したときの状態を示している。反射面１０ａが第１光路１４に対し角θ２傾いて設置されると、反射面１０ａを通過して直進した垂直の第１光路光束１４は、外部ミラー７で反転して図の矢印２８ｂ方向に進み受光部１３上の位置２７ｂに光像を投影する。この投影される位置２７ｂは図Ａの正規位置２７に対し、角θ２に応じて変化した位置となる。一方、反射面１０ａで図の矢印２９ｂ方向に反射した第２光路光束１６は、角θ２に応じて外部ミラー６上で反射し反転するが、その光束は受光部１３のサイズが限定されていれば、そのエリア外になってしまうから、その像を確認することが出来ない。そのような場合、受光部１３では第１光路光束１４による光像２３だけしか確認することが出来ない。
以上図Ｂ、Ｃの例のように垂直性が維持されている第１光路光束１４が光学系として設定されていると仮定した場合、反射面１０ａを正しく４５度に設置しなければ表示部１８上の正規位置２７に２つの光像２３を表示することが出来ない。そのためθ１とθ２の角度を徐々に修正して反射面１０ａの位置を調整し、２つの光像２３の投影位置と指標１９が一致したとき、若しくは両像の投影位置が近傍位置に集合したとき反射面１０ａの位置を固定し、第１光路光束１４に対する反射面１０ａの位置が取りあえず規定されたものとする。
【００１２】
図６も図５と同様に第１光路光束１４と第２光路光束１６の調整について説明する光学系の側断面図である。図Ａは図５Ａと異なり、第１光路１４が正規の垂直光軸３０に対して角θ３だけ傾き、反射面１０ａは正規光軸３０に対して４５度の位置に正しく設置されているとしたときの状態を示している。このような傾きθ３が生じていると反射面１０ａを通過した第１光路光束１４は外部ミラー７で反射されるとき、その反転光束もθ３に応じて反射されるから、反射面１０ａで反射して受光部１３に向かう光束３１もθ３に応じた角度で進む。そのため受光部１３の大きさが限定されていれば光束３１は受光部１３に到達することが出来ない。少なくとも正規の投影位置２７に光像を向かわせることは出来ない。同様に反射面１０ａで反射した第２光路光束１６も、角θ３に応じて外部ミラー６上で反射し反転するから、反転光束３２は受光部１３のエリア外に向かってしまい受光部１３の正規位置２７に光像を投影することが出来ない。従って表示部１８上では第２光路光束１６による光像２３と第１光路光束１４の光像を同一点近傍で確認することが出来ない。尚、反射光束３１と３２は互いに平行な光束となる。
図Ｂは第１光路１４が正規の光軸３０に対してθ３とは逆方向にθ４だけ傾いて設置されたと仮定したときの状態を示している。このような傾きθ４が生じていると反射面１０ａを通過した第１光路光束１４は外部ミラー７で反射されるとき、その反転光束もθ４に応じて反射されるから、反射面１０ａで反射して受光部１３に向かう光束３３はθ４に応じた角度で進み、結局受光部１３の正規位置２７に到達することが出来ない。同じように反射面１０ａで反射した第２光路光束１６も、角θ４に応じて外部ミラー６上で反射し反転するが、その反転光束３４は受光部１３のエリア外に向かってしまい受光部１３の正規位置２７に到達することが出来ない。従って表示部１８上では第２光路光束１６による光像２３と第１光路光束１４の光像を同一点近傍で確認することが出来ない。反射光束３３と３４は互いに平行な光束となる。
以上図Ａ、Ｂの例のように、正規の光軸３０に合わせて設置した反射面１０ａに対して第１光路光束１４の光軸がθ３、θ４の角度を持っていれば、表示部１８上で２つの光像２３を同一点近傍で確認することが出来ない。そのため図１で示した光源９の位置を調整しながらθ３とθ４の角度を徐々に修正して光軸の角度を調整し、２つの光像２３投影位置と指標１９が一致したとき、若しくは両像の投影位置が近傍に集合したとき反射面１０ａに対する第１光路光束１４光軸が取りあえず規定されたものとする。
第１光路光束１４と第２光路光束１６の調整は、上記した図５と図６の例だけでなく、各種の組み合わせが発生するであろうが、表示部１８に投影される光像２３の集合状況を確認しながら取りあえずの一次的な調整を実施する。
【００１３】
次に第１光路光束１４の垂直性について再度確認する第二次の調整について説明する。図７はこの第二次調整を行うための第１光路光束の詳細説明図である。図において本体１に取りつけた光源１からの光は、図１などには示していないレンズ３５によりピンホール板３６のピンホール３７に焦点を結び、ビームスプリッタ１０に向かう。この光源１とビームスプリッタ１０は、図６と図５で説明したようにして一次的な取りあえずの位置が調整されているから、ビームスプリッタ１０で反射分離された第２光路光束１６は、レンズ３８を経てフォトダイオード等で構成された第２光量検出部３９に向かい光量が検出される。レンズ３８と第２光量検出部３９は、第２コリメータレンズ１５とビームスプリッタ１０の間に設置されるハーフミラー（図示せず）からの光を受ける位置に設置される。第２光量検出部３９で光量を検出したら前記位置調整した光源９の取付をゆるめ、本体１上で前後左右に微少量動かして第２光量検出部３９の検出値が最大となる位置を求め、その時の光源１位置を仮固定する。
一方、ビームスプリッタ１０を通過した第１光路光束１４は、第１コリメータレンズ１１で平行光束となり、水平台３上のミラー７で反射して反転し、第１コリメータレンズ１１、ビームスプリッタ１０を経てピンホール板３６に向かう。このとき外部ミラー７に対する第１光路光束１４の垂直性が図６で説明した調整を行った後も僅かな誤差が残っていれば、反転光束はピンホール３７を通過することが出来ない。そのため前記した仮固定の光源９を再度移動したりピンホール板３６を移動するなどして、外部ミラー７からの反転光束がピンホール３７を通過するよう調整する。この調整はピンホール３７を通過した光束がハーフミラー４０によって取り出されてフォトダイオード等で構成した第１光量検出部４１に向かう光量の検出値によって判断する。もし検出光量が少であれば第１光路１４の光軸が外部ミラー７に対して未だ傾いているか、ピンホール３７に対して第１光路１４光軸位置が偏位している場合であると判断する。こうして第１光量検出部４１が最大の光量を検出するまで調整をしたら、次に第１光量検出部４１と第２光量検出部３９の検出値を比較する。両検出値に差があれば調整を更に進め、両者が一致、若しくは近似した値になったら第１光路光束１４は外部ミラー７に対して垂直性が保証された状態になったと判断する。
上記のようにして第１と第２の光量検出部４１、３９の検出値を比較しながら第１光路光束１４の垂直性を確立し、その状態で光源９、ピンホール板３６、ビームスプリッタ１０など各光学部材の位置を固定する。そして図３で説明した表示部１８と光像２３の位置関係が図３Ｃの様な状態、若しくは指標１９の交点位置近傍に２つの光像２３が集合している状態になっていることを確認して、第二次の調整作業を終了する。尚、この作業の終了後、前記したピンホール板３６は第１光路光束中から取り外しておくことが好ましい。
【００１４】
次に図８を用いて第２光路光束１６の水平性を確認する第三次の調整について説明する。図は図１と同様に光学系の側断面を示していて、まず図３Ａで示した遮蔽板２２ａを取り外した後に、垂直方向の第１光路光束１４を遮断するための遮蔽板２２ｂを本体１内に一時的に設置する。すると垂直方向に進む光束が遮断されると共に、ビームスプリッタ１０の反射面で反射され進行方向を水平方向に変えた第２光路光束１６が第２コリメータレンズ１５を経て外部ミラー６まで直進する。外部ミラー６の反射面は調整用治具２として垂直壁４に平行になるよう予め管理され基準精度面となっているから、ミラー６で反射してビームスプリッタ１０に戻る反転光束は、往路の光束と同じ光路を通ることになる。図では往路の光束１６と復路の光束を便宜的に別々の光路として示してあるが、ビームスプリッタの反射面１０ａや第１光路１４光軸が前記図５、６、７で説明したようにして調整されていれば、図３Ｃの様に指標１９と光像２３は一致するはずである。即ち、第１光路光束１４の光像が予め定めた受光部上の光像投影位置内に投影されたとすれば、第２光路光束１６の水平性も同時に得られるはずである。もし微妙な調整誤差が生じていたとすれば指標１９の交点近傍に投影されている光像２３の位置を確認して再調整の必要性を判断する。必要性がない場合は第１、第２光路光束１４、１６の垂直性と水平性が保証されたことになり、求める測定器１が得られる。こうして得られた測定器１を任意の被測定物上に設置すれば、その設置面に傾きがないとき指標１９と２つの像２３は近傍位置に集合して表示され、傾きがあれば垂直方向光束１４の光像と水平方向光束１６の光像は指標１９から隔たりをもって表示される。従って以後は、設置面によって変化する両光像の表示位置から垂直と水平方向の傾きを判定すればよい。
【００１５】
再調整が必要な場合について図９を用いて説明する。図９は本体１内部の第２コリメータレンズ１５の詳細と、後に述べる反射部４５を示した側断面図である。図において第２コリメータレンズ１５は本体１に固着した外部鏡筒４６と、その外部鏡筒４６内に収容される内部鏡筒４７によって構成される。内部鏡筒４７はコリメータレンズを保持していて、位置調整用精密ねじ４８などの中間部材によって外部鏡筒４６に取りつけられる。このねじ４８の締め付け具合を加減すれば本体１に対する第２コリメータレンズの位置や角度を調整する事が出来る。従って水平方向に進む光束１６の進行方向を微調する必要性が生じたときは、このコリメータレンズを調整すれば対処することが出来る。このようにして第２光路光束１６の水平性を保証する第三次としての調整を終える。尚、図では省略してあるが第１コリメータレンズ１１も同様な構成となっていて、図示してない中間部材としての精密ねじを加減することによって、第１コリメータレンズ１１の位置や角度を調整して、垂直方向に進む光束１４の進行方向を微調する事が出来る。
【００１６】
次に光像２３の表示精度を維持する反射部について次に説明する。図９の４５は、図１などでは省略してある反射部で、第１コリメータレンズ１１の後段に設置され、その蓋板４９ａの光束１４が通過する部分は透明体とされた反射セル４９で構成される。反射セル４９の内部には液状反射材５０が封入され、取りつけ部５１によって本体１に固着される。この液状反射材５０は、例えばオイルのような液材であり、それは常に地上に対し水平を保つから第１光路光束１４がこの面に達すると、そこで反射されて反転しビームスプリッタ１０から受光部１３に向かう。このとき反射セル４９が本体１に対しどのような角度で設置されたとしても、内部に封入された液状反射材５０は上記のようにその水平面精度を常に維持するから、第１光路１４の垂直性が維持されている限り反転光束も正しく反射して受光部１３に向かう。従って反射部４５は外部ミラー７の代用として機能し、測定器１本体内に精度の保証された基準面を常に備えているのと同じ状態となる。このような反射部４５を図８で説明した第三次調整後に本体１内に設置すれば、その設置時は第１光路１４の垂直性を再チェックすることになる。
【００１７】
図１０は表示部１８上の光像と第１、第２コリメータレンズ１１、１５の関係を示した説明図である。本発明では上記してきたように表示部１８に表示された光像２３の位置と指標１９の位置関係から測定面の傾きを測定する。そのため測定精度を高めるための１つの方法は、光像２３の大きさを小さくして、指標１９交点との一致精度が高まるようにすればよい。一致精度が高くなればそれだけ測定時の個人差を排除することにもなる。図においてＤはコリメータレンズ１１、１５の直径で、ｆはその焦点距離、φは受光部１３に投影された光像２３の大きさである。このようなとき光像の大きさφは
φ＝α×ｆ／Ｄ×λ 
で表現される。αは常数で通常１．２２。λは波長で赤の時０．６５μｍ、青の時０．４５μｍである。波長の長い光を使用するとそれだけφは大きくなる。コリメータレンズ１１、１５と受光部１３の関係を上記式のようにして求め、
図９で示したような光学系を形成すれば、光像の大きさφを定めることが出来る。 
【００１８】
次にこのような測定器を実際に使用するときの第１例について説明する。この測定器１を組立現場などに持参し、例えば水平度を計測しながら組み立てていく任意の基材Ｈ（図示せず）上に設置し光源９を点灯する。すると垂直方向の第１光路光束１４は図９の反射部４５内液状反射材５０を照射し、そこで反射されて第１光路１４を戻り受光部１３に光像２３を投影する。この時の光像２３が図３Ｂのようであれば基材Ｈに傾きがあると判定する。そのため図３Ｃの様に指標１９と光像２３が一致するまで基材Ｈの傾きを修正していく。水平方向の光束１６も基材Ｈに組み付けた任意基材Ｖ（図示せず）を照射し、それを外部の代用ミラーとしてそこからの反転光束をビームスプリッタ１０から受光部１３に向かわせる。そしてその光束の光像を表示部１８上で確認すれば、基材Ｖの取りつけ精度を判断することが出来る。実際には表示部１８上に２つの像２３が表示されるから、その位置を確認しながら基材ＨやＶの傾きを調整し図３Ｃのように両光像を一致させる。若しくは指標交点位置近傍に集合させる。このようにして基材ＨとＶを固定すれば、両者は垂直性、水平性が保証された組立となる。
上記のようにこの測定器は、表示部１８の指標１９位置を予め基準となる位置に固定しておき、測定器を測定面に設置したときこの基準位置と表示部１８に表示される光像２３の位置を比較確認して、水平、垂直方向の傾きを判定する。そして実際の測定時には前記した図９の反射部４５を常時使用するから、測定面に傾きがあれば第１光路光束１４は垂直性が損なわれたまま水平性の維持されている液状反射材５０表面に入射する。そのため反転光束は基準位置として定めた指標１９位置に像を結ばせることが出来なくなって、傾きの発生していることを表示する。このように反射部４５の設置は、基準面として使用した一方の外部ミラー７を測定器本体１内に常時設置しているのと同じ状態を作り出す。
【００１９】
次に使用例２について図１１を用いて説明する。図Ａにおいて測定器本体１は基材Ｈ１上に設置され、受光部１３での光像と指標交点が一致する状態となっている。従来のレーザ水準器５２は基材Ｈ２上に設置され、基材Ｈ２はこのレーザ水準器５２が持つレベルでの水平方向精度が維持されている。レーザ水準器５２の本体の窓部５３には気泡５４と刻み目５５を持ち、レーザ光源５６を内蔵している。刻み目５５に対して気泡５４が中心部に位置していれば基材Ｈ２の水平方向精度が出ていると判断される。この時水準器５２のレーザ光源５６を点灯すると、その光束５７は目安用の墨出しラインとなる。しかしこの光束５７は、従来例として前記したように刻み目５５に対する気泡５４位置との関係が保証されないままとなっている。そのためこのレーザ水準器５２からの光束５７を前記した測定器本体１内に取り込み、受光部１３でその光像を受けるようにする。即ち、光束５７を外部ミラー６からの第２光路光束１６反転光束であるかのようにして測定器１の第２コリメータレンズ１５から内部に取り込み、ビームスプリッタ１０を経て受光部１３に向かわせる。すると光束５７の持つ水平性によっては、表示部１８の指標交点と一致する場合が生じる。もし一致すれば光束５７は水平性の保証された第２光路光束１６と同じになり、基材Ｈ２の水平性を測定器１で測定したのと同じになり、その精度も測定器１で測定した場合と同じとなる。従って刻み目５５に対する気泡５４位置の読み取り時に生じる個人差を排除することになる。また指標１９交点と一致しない場合は、測定器１の表示部１８上で光束５７の光像と指標１９交点を比較しながら、基材Ｈ２の水平方向の傾きを調整する。
このように使用例２では、在来のレーザ水準器５２と本発明の測定器１を併用するようにして、水準器５２から発するレーザ光束５７の水平性を測定できるようした。それによってあたかも在来レーザ水準器５２は気泡５４感度を上げたかのように作用する。
【００２０】
図１１Ｂは複数の墨出しラインを必要とするため、図Ａのレーザ水準器５２を複数台５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、別々の基材Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５上に設置したときの斜視図である。これら複数のレーザ水準器５２ａ〜５２ｃから発せられた光束５７ａ、５７ｂ、５７ｃを基材Ｈ１上に設置した１つの測定器１で順次受けとるようにすれば、その各光束５７ａ〜５７ｃ同志の平行性と基材Ｈ３〜Ｈ５同志の平行性、基材Ｈ１と基材Ｈ３〜Ｈ５の平行性を測定することが出来る。これまで複数レーザ水準器同志の性能を比較することが困難とされていたが、１台の本測定器１を設置することで容易に解決することが出来る。つまりレーザ水準器５２を子機とし、本測定器１を親機として使用することで複数台の水準器を同一環境の中で使用することが出来る。
【００２１】
次に図１２を用いて使用例３について説明する。この図は図１１Ａと同様にレーザ水準器５２の光路を説明するための側面図で、本測定器１を基材Ｈ１上に設置し、同じ基材Ｈ１上の台板５８に設置したレーザ水準器５２からの光束５７を受けとる。光束５７が受光部１３に向かうとき、レーザ光源５６の取りつけ具合によってはθ５の範囲で誤差が発生する。受光部１３の光像を確認しながらこのθ５の誤差を補正するため水準器５２の底部に取りつけた脚部５９の高さやレーザ光源５６の取りつけ具合を調整する。これによって脚部５９は本体１底部の精密ねじ８と同じように中間部材として調整されるから、水準器５２は刻み目５５に対する気泡５４位置とレーザ光束５７の関係が保証されたものとなる。従って本測定器１はレーザ水準器５２の調整用原器としても使用できる。
【００２２】
次に図１３を用いて使用例４について説明する。この図は測定器１と複数のオートコリメータ６０ａ、６０ｂ、６０ｃを同じ基材Ｈ６上に設置したときの例を示した斜視図である。各オートコリメータ６０は台座６１と支柱６２によって保持され、内部に収容したレーザ光源からの光束６３ａ、６３ｂ、６３ｃを１つの測定器１に向かわせる。測定器１は各光束６３を順次受けてその光像毎に、表示部１８での位置を確認しながらオートコリメータ６０の高さと角度を調整する。そして各光束６３の光像が指標１９交点と一致したら、各光束６３が互いに水平方向の精度が保証されたことになる。それによって各オートコリメータ６０から発生した光束６３の始端部位置は、仮想の基準ライン６４上で統一されたことになる。この基準ライン６４は基材Ｈ６面から同一寸法位置にあるということではなく、測定器１によって地上面に対して水平の位置が抽出されたということになる。
次に基準ライン６４を使用して行う測定について説明する。測定器１の近域にポリゴンミラーを備えたスキャナ６５を設置する。そしてこのポリゴンミラーを回転し、その反射光束６６をオートコリメータ６０側に向かわせる。ポリゴンミラーの第１面で反射した光束６６が基準ライン６４上を走査していけば、この第１面は面倒れなどのない正確な反射面となる。基準ライン６４上を走査しているかという確認は、各オートコリメータ６０からの各光束６３とスキャナ６５からの光束６６が正しく交差しているかを監視すれば把握出来る。次にポリゴンミラーの第２面からの反射光束６６が基準ライン６４と一致するかを確認する。もし基準ライン６４に対して傾きや曲がりなどのズレが生じていれば、そのずれ量が第２面の持つ不具合量となる。以後同じようにしてポリゴンミラーの各面について基準ライン６４と比較していけば、このポリゴンミラーが持つ精度の実態を知ることが出来る。
このように本測定器１を用いて基準ライン６４を設定し、このラインと比較することで被測定物、例えばポリゴンミラーの精度を確認することが出来る。それによってこれまでスキャナのような光発生機からの光束が持つ水平性を測定する有効な手段が見られなかったが、本測定器１を使用することで解決することが出来る。
【００２３】
図１４は使用例５の説明図で平断面となっている。図において６７はアダプタ鏡筒で、内部にレンズ６７ａとシリンドリカルレンズ６７ｂが収容されている。そしてこの鏡筒６７は本体１に対し図示してないビスなどによって装着自在に取りつけられ、必要時のみ取りつけられるようになっている。光源からの光束がビームスプリッタ１０で反射され第２コリメータレンズ１５で平行光束になると、この第２光路光束１６はアダプタ鏡筒６７内のレンズ６７ａを経てシリンドリカルレンズ６７ｂの作用を受ける。それによって第２光路の光束１６はライン状になって投影面６８にライン６８ａとして投影される。従ってアダプタ鏡筒６７の本体１に対する取りつけ精度を吟味すれば、水平性の保証された第２光路光束１６を利用しているので、ライン６９ａを水平方向の精度が優れた墨出しラインとして利用できる。アダプタ鏡筒６７を９０度回転すれば垂直方向の墨出しラインとなる。
このようにアダプタ鏡筒６７を本体１に装着自在として取りつけることで、傾き測定器１としての本体を墨出しライン発生機としても利用することが出来る。
【００２４】
以上、実施例１を使用例と共に説明してきた。この説明で明らかなように本発明は１つのレーザ光源９を用いて水平、垂直方向の光束１４、１６を同時的に発生させ、その両光束が正確な水平、垂直方向の水準光束となるよう予め調整治具２上で調整しておく。そして使用時には水平、垂直方向の光束による光像を精度判定用の確認材として利用する。それも本体１内に設置した反射部４５の液状反射材５０を外部ミラー７の代用として使用するから、測定器自身の精度を常時維持することがきる。
【実施例２】
【００２５】
次に図１５を用いて実施例２について説明する。この図は垂直方向の第１光路光束１４を本体１外部にまで延長できるようにした光学系を備えた測定器の概略を示す説明用の側断面図である。図において実施例１と同じように光源９からの光束は、ビームスプリッタ１０で第１光路１４と第２光路１６に分離される。ビームスプリッタ１０、第１、第２のコリメータレンズ１１、１５、受光部１３など各種光学部材には、実施例１で説明したような中間部材が付随しており、それらを用いて調整することで図３Ｃの様な光像２３を表示部１８上で得られる。反射部４５は後に詳述するが、この例では図９とは異る形状の円錐状反射セル４９ｂが取りつけ部７０によって保持され、それが本体１に固定されて構成される。反射セル４９ｂは図９と同様、内部に液状反射材５０が封入され、垂直方向の光束１４が通過する蓋板と底板は透明体で構成される。７１は反射部４５の後段位置に設置されたオートフォーカス式の対物レンズで、制御部７２からの指令で動作する駆動部７３と連結している。７４はキーボードなどの入力部で、制御部７２に各種の指令を伝達する。７５、７６は支柱で台座７７に固定され、台座７７は基台７８に取りつけられる。支柱７５、７６には幾つかの垂直精度確認用の棒材７９がボルトなどで取りつけられ、その先端には焦点板８０が固定され、対物レンズ７１がその焦点を結ぶ。棒材７９の各長さは全て共通のＬ１で正しく管理され、焦点板８０はアクリル板などで構成され、図１６Ａに平面図として示したように十字線などの指標８１が設けられている。８２は支柱７５、７６の上端と連結された固定基材で、この上に設置される本体１からの第１光路光束１４を通す孔８３が設けられている。
【００２６】
このような測定器１を用いて２つの支柱７５、７６の垂直度を測定する場合について説明する。測定器本体１を基材８２上に設置したとき、測定器正面の表示部１８に投影される２つの像２３が図３Ｃのように指標１９交点と一致するよう基材８２の傾きを調整する。そして像２３と指標１９交点とが一致したら、入力部７４から支柱７５、７６の測定する長さ方向の位置を指令する。この図１５の例で最初に測定する位置は、支柱７５の台座７７上から長さＬ２の位置となっているから、入力部７４からこの長さＬ２の値を入力する。すると制御部７２は駆動部７３より対物レンズ７１に指令を与える。対物レンズ７１は適宜本体１に支持されているものとして図ではその支持手段を省略してあるが、指令を受けた対物レンズ７１は、レンズ位置を移動して支柱７５の長さＬ２位置に固定されている棒材７９先端の焦点板８０ａに第１光路光束１４の焦点を結ぶ。図１６Ｂにその光像８４ｂを例として示したが、この例のように指標８１の交点位置に対してずれていれば、そのずれ量分が支柱７５に発生している傾きや曲がりなどの不具合と判断する。そして光像が８４ａのように指標８１交点と一致していれば支柱７５の第１測定位置Ｌ２は、正しく位置づけられていると判断する。焦点板８０ａ上に結像する光像８４は、オートフォーカス式の対物レンズ７１によって常にピントのあった状態で焦点を結ぶから、鮮明な像を指標８１と比較することが出来る。光像８４ｂのように誤差が確認されたときは、適当な手段と方法で支柱７５の傾きや曲がりを修正することになるが、ここではその説明を省略する。また焦点板８０上に投影された像８４のピント状態を調整するときは、入力部７４から指令を与えてオートフォーカス式の対物レンズ７１を第１光路光軸上で上下させればよい。
【００２７】
次に他方の支柱７６第１測定位置を測定する。支柱７６の第１測定位置は、台座７７からら長さＬ３の位置にあるからＬ３を入力部７４から入力する。すると制御部７２が駆動部７３に指令を出して対物レンズ７１を移動し、Ｌ３位置に設置されている焦点板８０ｂに光像を結ぶ。この時対物レンズ７１からの光束は、支柱７５の第１測定位置Ｌ２に設置された焦点板８０ａを通過した光束となるから、Ｌ２、Ｌ３間の長さが限定さたものであれば、焦点板８０ａを通過している光束と焦点板８０ｂ上に投影されている像８４を同時に目視することが出来る。支柱７６に傾きや曲がりなどの不具合がなければ、図１６Ｂの像８４ａと同じ様に焦点板８０ｂの指標８１交点位置に像が投影される。このとき表示部１８には２つの焦点板８０ａ、８０ｂからの反転光束が投影されるから、表示部１８上でも焦点板８０の状況を確認することが出来る。
次に支柱７５に設定された第２測定位置での垂直性を計測するため、入力部７４から長さＬ４を入力する。すると前記の時と同様に対物レンズ７１が移動して焦点板８０ｃ上に像８４を投影する。この場合も焦点板８０ｃの指標８１交点位置に像８４ａが投影されたとすれば、第１測定位置８０ａから第２測定位置８０ｃまでの支柱７５には、傾きや曲がりなどの不具合がない状態にあると確認する。
上記確認が終了したら支柱７６の第２測定位置を測定するため、入力部７４からＬ５を入力する。すると対物レンズ７１が移動して第２測定位置Ｌ５に像を投影するが、この図の例では焦点板８０ｄは右側に大きくずれた位置に配置された状態となっている。そのため焦点板８０ｄ上で像を確認することが出来ない。従って支柱７６の第２測定位置Ｌ５近辺では大きな不具合があることを確認する。
次に入力部７４からＬ６を入力して支柱７５の第３測定位置について測定する。そして第１測定位置の焦点板８０ａ、第２測定位置の焦点板８０ｃと同様に、焦点板８０ｅに投影された像と指標８１交点位置との関係を確認する。その結果、図１６Ｂのように指標８１交点と像８４ａとが一致していれば、支柱７５の第３測定位置近辺には傾きや曲がりのないことが確認される。
最後に支柱７６の第３測定位置について測定するため、入力部７４からＬ７を入力して対物レンズ７１を指定された位置に移動し、焦点板８０ｆに光像を投影する。すると図の例では焦点板８０ｆ位置が左方にずれた状態となっているので、焦点板８０ｆ上で像を確認することが出来ない。但し、図１６Ｃでは便宜的に指標８１交点位置から離れた位置に像８４ｃを示してある。この仮に示した像８４ｃ位置から、支柱７６の第３測定位置Ｌ７近辺では傾きや曲がりが発生していることが確認できる。
【００２８】
以上、図１５を例として２つの支柱７５、７６のについて第１から第３の位置を測定する場合について説明してきたが、測定する位置やその数、支柱の設置数などは任意に定められる。そしてこの例では支柱７５は正しく設置されているのに対し、他方の支柱７６は途中で曲がりや傾きが発生したものとなっている。もしＬ２が５０ｍを超えるような値になるときは、この曲がりや傾きは相当複雑になると予想される。しかし複雑な誤差が発生するような場合であったとしても、また精密測定を実施するため測定する位置の数を増やしたとしても、常に同じ条件による測定を実施していくことが出来る。
入力部７４、制御部７２、表示部１８を１つのパソコンで代行する事も出来る。この時パソコンと測定器本体１はケーブルで接続されることになるが、１人の測定員がＬ２からＬ７の測定位置を順次移動しながら焦点板８０を目視して測定していくことも出来る。従って例えば支柱７５、７６が５０ｍを超えるような建物であるとし、Ｌ２からＬ７の測定位置を６階から１階までの各フロア相当部としたとき、その各階毎の支柱垂直度を１人の測定員が各階を移動しながら測定していくことができる。勿論、移動せずに停止したままで表示部１８の像を確認することもできる。また支柱７５、７６の設置後に、測定時に用いた測定器１をそのまま基材８２にボルトなどで固定しておけば、支柱の垂直方向精度の経時変化を測定時と同じ条件で測定することが出来る。これは地震後の精度確認時などにも利用することが出来る。
【００２９】
以上のようにこの第２実施例では、反射部４５を通過した第１光路光束１４を受けて結像面位置を延長するオートフォーカス式の対物レンズ７１を設置したことを特徴としている。それによって第１光路光束１４が延長され、その光路上に設定する測定点毎にピントを合わせた光像で測定を進めていくことが出来る。
【００３０】
図１７は図１５に示した反射部４５の一部詳細説明図である。図Ａにおいて円錐状の反射セル４９ｂは保持材８５に保持されて、さらに中間部材としての幾つかの精密ねじ８６によって取りけ部７０に取りけられる。精密ねじ８６は既に説明した幾つかのねじ８、２４、４８と同様に、その締め具合によって反射セル４９ｂの取りつけ部７０に対する取りつけ状態を調整することが出来る。反射セル４９ｂの蓋板８７と底板８８は、第１光路光束１４が通過する部分は透明体として構成され、しかも第１光路光束１４に対して角θ６の角度を持つよう予め傾斜をもって構成され、内部には液状反射材５０が封入される。このような反射セル４９ｂを第１光路光束１４中に設置したとき、反射セル４９ｂは本体１に対してどのような角度を持って取りつけられるか明確でない。勿論、どのような角度で取りつけられたとしても内部の液状反射材５０は水平性を維持するから機能上の問題は生じない。しかしその取りつけ角度によっては第１光路光束１４の調整に複雑さが伴ってしまう。
図Ｂはそれを説明する図で、図９の反射セル４９が光束１４に対して直角ではなく、仮にθ６の角度をもってに取りつけられたとする。すると第１光路光束１４は、反射セル４９の蓋板４９ａ表面でθ６に応じて反射する光束１４ｈと通過する光束１４ａとになる。通過した光束１４ａは、液状反射材５０の水平面で反射する光束１４ｊと通過する光束となる。反射した光束１４ｊは角θ６にかかわらず、既に説明したように反転光束として受光部１３に向かうが、この光束１４ｊを図では通過光束１４ａと区別して別々の光路として示してある。液状反射材５０を通過した光束１４ａは反射セル４９の底板４９ｃ表面でθ６に応じた角度で反射する光束１４ｋと通過する光束１４ｍになる。通過した光束１４ｍは図１５の対物レンズ７１方向に進む。８９は参考用として示した反射セル４９の中心軸である。このようにして反射セル４９が角θ６傾いて本体１に取りつけられたとすれば、３つの反射光束１４ｈ、１４ｊ、１４ｋが生じる。この光束のうち、第１光路光束１４の反転光束となる光束１４ｊ以外は不用な反射光束となるが、この不用な光束１４ｈ、１４ｋも受光部１３に向かってしまう。
【００３１】
図１７Ｃはθ６の角度で設置された反射セル４９からの３つの反射光束１４ｈ、１４ｊ、１４ｋが表示部１８に表示されたときの一例を示している。図において指標１９交点位置に表示された像２３ａを図Ｂの液状反射材５０で反射した光束１４ｊとすれば、像２３ｈは反射セル４９の蓋板４９ａで反射した光束１４ｈによるものとなり、像２３ｋは底板４９ｃで反射した光束１４ｋによるものとなる。しかしながら表示部１８に３つの像が表示されると、どの像がどこで反射したものかは判断がしにくくなり、必要な像と不用な像が混同してしまう。反射面の角度θ６が大きくなると蓋板４９ａと底板４９ｃでの反射光束１４ｈ、１４ｋが表示部１８の表示エリア外となってしまうときや、反射セルの内壁で反射を繰り返してしまうときなどが生じて、表示部１８に投影される像が増減することになる。従って図９、１５などで説明した第１光路１４の調整には余分な作業を伴ってしまう。
図１７Ｄは、図１７Ａに示した反射セル４９ｂの説明図である。反射セル４９ｂを取りつけ部７０に取りつけ第１光路光束１４中に設置したとき、どのように角度、傾きになっているかは前記のように予測することが出来ない。もし図１７Ａのように反射セル４９ｂの中心軸と第１光路光束１４とが一致する状態で設置されたと仮定すれば、蓋板８７は水平面に対して角θ６の傾きを持つことになる。従って図１６Ｂと同じ状態となり、３つの反射光束１４ｈ、１４ｊ、１４ｋが反射セル４９ｂで発生することになる。そのため図１７Ｃのように表示部１８に表示されるから、像２３ａ、２３ｈ、２３ｋの関係を見ながらθ６の傾きを調整していく。
この調整は図１７Ａの精密ねじ８６を使用して行うが、この調整によって図１７Ｄのように蓋板８７と第１光路光束１４が丁度９０度になったとする。すると傾き角θ６は無くなって蓋板８７、底板８８での反射光束１４ｈ、１４ｋは往路と同じ光路を通り、図１７Ｅのように表示部１８の指標１９交点位置に像２３ａが表示される。この表示部１８に表示された像２３ａを見て、反射セル４９ｂが第１光路光束１４に対して正しく設置されたと判断する。このように予めθ６の角度を持った蓋板８７、底板８８を取りつけて反射セル４９ｂを構成し、それを第１光路１４中に設置して反射光束１４ｈ、１４ｋが発生するようにしたから、図１７Ｃの様な状態を表示部１８上に作り出し、光束１４に対して蓋板８７がθ６の角度を持って設置されていることを確認しながら、θ６の調整を行っていく。このことは図１５のように対物レンズ７１を設置して第１光路１４を延長したとき、反射光１４ｈ、１４ｋとして逸散する光量を少なくし効率よい光学系とすることが出来る。また反射セル４９ｂの形状を円錐形としたので、内部に封入した液状反射材５０が振動などによって揺れるのを低減することが出来る。
【００３２】
以上図に基づいて説明してきたが中間部材としての各精密ねじ８、２１、２４、４８、８６はそれと同等の機構に置換できることは当然であり、ねじだけに限定されるものではない。又、第１光路１４中に設置したオートフォーカス式対物レンズ７１を第２光路１６中にも設置して、計測位置毎に焦点板８０を取りつければ光束の径に煩わされない水平方向の測定を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による傾き測定器の内部光学系概略を示した説明用側断面図。
【図２】受光部を説明するための正面図。
【図３】第１光路の説明図。
【図４】ビームスプリッタの取付位置を調整する中間部材の側断面図。
【図５】第１光路と第２光路の調整原理を説明する光学系側断面図。
【図６】第１光路と第２光路の調整原理を説明する２つめの光学系側断面図。
【図７】第１光路光束の第二次調整について説明する側断面図。
【図８】第２光路光束の第三次調整について説明する側断面図。
【図９】測定器本体内の反射部などを示した側断面図。
【図１０】コリメータレンズと光像の関係を説明する図。
【図１１】傾き測定器の使用例２を説明する図。
【図１２】傾き測定器の使用例３を説明する図。
【図１３】傾き測定器の使用例４を説明する図。
【図１４】傾き測定器の使用例５を説明する平断面図。
【図１５】実施例２を説明するための光学系概略図。
【図１６】第１光路光束を延長したときの光像と焦点板の説明図。
【図１７】図１５の反射部を説明するための側断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・測定器本体      ２・・・調整用治具      ３・・・水平台      ４・・・垂直壁      ６・・・ミラー      ７・・・ミラー      ８・・・精密ねじ      ９・・・半導体レーザ光源      １０・・・ビームスプリッタ      １１・・・第１コリメータレンズ      １３・・・受光部      １４・・・第１光路光束      １５・・・第２コリメータレンズ      １６・・・第２光路光束      １８・・・表示部      １９・・・指標      ２１・・・精密ねじ      ２２・・・遮蔽板      ２３・・・光像      ２４・・・精密ねじ      ３０・・・光軸      ３５・・・レンズ      ３６・・・ピンホール板      ３７・・・ピンホール      ３８・・・レンズ      ３９・・・第２光量検出部      ４１・・・第１光量検出部      ４５・・・反射部      ４６・・・外部鏡筒      ４７・・・内部鏡筒      ４８・・・精密ねじ      ４９・・・反射セル      ５０・・・液状反射材      ５２・・・レーザ水準器      ５４・・・気泡      ５６・・・レーザ光源      ５７・・・光束      ５９・・・脚部      ６０・・・オートコリメータ      ６４・・・仮想基準ライン      ６５・・・スキャナ      ６６・・・光束      ６７・・・アダプタ鏡筒      ７１・・・対物レンズ      ７２・・・制御部      ７３・・・駆動部      ７４・・・入力部      ７５・・・支柱      ７６・・・支柱      ７９・・・棒材      ８０・・・焦点板      ８１・・・指標      ８４・・・光像      ８６・・・精密ねじ      ８７・・・蓋板      ８８・・・底板
【図１】
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【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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