(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光学系の光軸傾斜装置を有する回転レーザ測量機において、
前記レーザ光学系の光軸傾斜装置は、レーザ光学系が内部に配置された鏡筒と、前記レーザ光学系の光軸をZ軸としてこのZ軸に直交する平面内で互いに直交する一方をX軸としかつ他方をY軸として前記X軸と前記Z軸とを含むXZ平面内と前記Y軸と前記Z軸とを含むYZ平面内との少なくとも一方の平面内で傾動可能に前記鏡筒に支承されしかも基準位置を検出するチルトセンサが設置されたチルトフレームと、前記鏡筒に固定して設けられかつ前記チルトフレームを水平面に対して傾動させる傾動機構が設置された固定フレームと、前記鏡筒を傾動可能に支承し前記チルトセンサが基準位置を検出するように前記鏡筒を傾動させて前記チルトフレームを整準させる整準機構と、演算部とを備え、
前記整準機構は、いずれか一方がＸ軸に対応しかつ他方がＹ軸に対応するジンバルフレームを有して前記鏡筒を筐体に傾動可能に支持するジンバルフレーム機構により構成され、前記各ジンバルフレームは、整準スクリュー部材と、該整準スクリュー部材に螺合されたコマ部材と、前記整準スクリュー部材を回転駆動する整準モータとを備え、
いずれか一方のジンバルフレームのコマ部材は鏡筒に固定され、いずれか他方のジンバルフレームのコマ部材は前記一方のジンバルフレームに固定され、
前記傾動機構は、駆動モータによって回転駆動される送りネジと、該送りネジによって往復動されかつ前記チルトフレームに係合して該チルトフレームを基準位置に対して傾動させる送りコマと、該送りコマの位置を検出する位置検出装置とを備え、
前記演算部は、前記位置検出装置により検出された前記送りコマの位置に基づき前記チルトフレームの傾斜角度を算出し、かつ、前記チルトセンサの出力がゼロとなるように前記整準モータを駆動し、
前記チルトフレームは前記鏡筒にピボット機構を介して支承され、該ピボット機構は、前記鏡筒に固定のアームと、該アームと前記チルトフレームとのいずれか一方側に設けられた磁性材料からなる球形状部と、前記チルトフレームと前記アームとのいずれか他方に形成されかつ内周壁が前記球形状部に相対回動可能に摺接される円錐形状の凹処と、前記チルトフレームと前記アームとのうちいずれか他方に設けられて前記球形状部を前記内周壁に向けて吸引する永久磁石とからなることを特徴とする回転レーザ測量機。
【請求項２】
前記アームは前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とに対して４５度方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の回転レーザ測量機。
【請求項３】
レーザ光学系の光軸傾斜装置を有する回転レーザ測量機において、
前記レーザ光学系の光軸傾斜装置は、レーザ光学系が内部に配置された鏡筒と、前記レーザ光学系の光軸をZ軸としてこのZ軸に直交する平面内で互いに直交する一方をX軸としかつ他方をY軸として前記X軸と前記Z軸とを含むXZ平面内と前記Y軸と前記Z軸とを含むYZ平面内との少なくとも一方の平面内で傾動可能に前記鏡筒に支承されしかも基準位置を検出するチルトセンサが設置されたチルトフレームと、前記鏡筒に固定して設けられかつ前記チルトフレームを水平面に対して傾動させる傾動機構が設置された固定フレームと、前記鏡筒を傾動可能に支承しかつ前記チルトセンサが基準位置を検出するように前記鏡筒を傾動させて前記チルトフレームを整準させる整準機構と、、演算部とを備え、
前記整準機構は、いずれか一方がＸ軸に対応しかつ他方がＹ軸に対応するジンバルフレームを有して前記鏡筒を筐体に傾動可能に支持するジンバルフレーム機構により構成され、前記各ジンバルフレームは、整準スクリュー部材と、該整準スクリュー部材に螺合されたコマ部材と、前記整準スクリュー部材を回転駆動する整準モータとを備え、
いずれか一方のジンバルフレームのコマ部材は鏡筒に固定され、いずれか他方のジンバルフレームのコマ部材は前記一方のジンバルフレームに固定され、
前記傾動機構は、駆動モータによって回転駆動される送りネジと、該送りネジによって往復動されかつ前記チルトフレームに係合して該チルトフレームを基準位置に対して傾動させる送りコマと、該送りコマの位置を検出する位置検出装置とを備え、
前記演算部は、前記位置検出装置により検出された前記送りコマの位置に基づき前記チルトフレームの傾斜角度を算出し、かつ、前記チルトセンサの出力がゼロとなるように前記整準モータを駆動し、
前記チルトフレームは、前記鏡筒にピボット機構を介して支承され、該ピボット機構は、前記固定フレームと、該固定フレームと前記チルトフレームとのいずれか一方側に設けられた磁性材料からなるボールと、前記チルトフレームと前記固定フレームとのいずれか他方に形成されかつ内周壁が前記ボールに相対回動可能に摺接される円錐形状の凹処と、
前記チルトフレームと前記固定フレームとのうちいずれか他方に設けられて前記ボールを前記内周壁に向けて吸引する永久磁石とからなることを特徴とする回転レーザ測量機。
【請求項４】
前記ボールの中心と前記鏡筒の光軸中心とを結ぶ線分が前記Ｘ軸と前記Ｙ軸とに対して４５度方向に延びていることを特徴とする請求項３に記載の回転レーザ測量機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピボット機構が設けられたレーザ光学系の光軸傾斜装置を有する回転レーザ測量機の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、回転レーザ測量機には、傾斜勾配設定装置としてレーザ光学系の光軸傾斜装置を用いたものが知られている。この従来のレーザ光学系の光軸傾斜装置には、レーザ光学系の光軸の水平又は垂直（鉛直）に対する傾斜角度の設定量を管理する手段として送りネジ機構にその回転数を検出するエンコーダを備えたもの、送りネジを回転駆動する駆動モータにエンコーダを備えたものが知られている。
【０００３】
このものでは、送りネジ機構を駆動することによって、レーザ光学系を水平姿勢、垂直姿勢から傾斜させる構成となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、レーザ光学系をチルトセンサに対して傾斜させ、光軸傾斜装置全体を整準することによって、レーザ光学系の光軸の傾斜勾配を設定する構成のものも知られている。
【特許文献１】特開平６−２６８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この種の従来のレーザ光学系の光軸傾斜装置では、送りネジ機構の精度によって回転レーザ測量機の角度設定精度が主として決定され、送りネジ機構のネジ部分の繰り返し駆動による累積誤差、送りネジ部分の繰り返し駆動による摩耗、経年変化よる送りネジ部分の変形等によって送り誤差が生じると角度設定に狂いが生じ、レーザ光学系の光軸の傾斜精度を確保し難いという不都合がある。
そこで、出願人は、送りネジ部分の繰り返し駆動による累積誤差、送りネジ部分の繰り返し駆動による摩耗、経年変化よる送りネジ部分の変形等によって送り誤差が生じたとしても、レーザ光学系の光軸の水平又は垂直に対する傾斜角設定精度を確保することのできるレーザ光学系の光軸傾斜装置を開発した。
このレーザ光学系の光軸傾斜装置は、レーザ光学系が内部に配置された鏡筒と、前記レーザ光学系の光軸をZ軸としてこのZ軸に直交する平面内で互いに直交する一方をX軸としかつ他方をY軸として前記X軸と前記Z軸とを含むXZ平面内と前記Y軸と前記Z軸とを含むYZ平面内との少なくとも一方の平面内で傾動可能に前記鏡筒に支承されしかも基準位置を検出するチルトセンサが設置されたチルトフレームと、前記鏡筒に固定して設けられかつ前記チルトフレームを水平面に対して傾動させる傾動機構が設置された固定フレームと、前記鏡筒を傾動可能に支承し前記チルトセンサが基準位置を検出するように前記鏡筒を傾動させて前記チルトフレームを整準させる整準機構とを備え、
前記傾動機構は、駆動モータによって回転駆動される送りネジと、該送りネジによって往復動されかつ前記チルトフレームに係合して該チルトフレームを基準位置に対して傾動させる送りコマと、該送りコマの位置を検出する位置検出装置とを備え、
該位置検出装置により検出された前記送りコマの位置に基づき基準位置に対する前記チルトフレームの傾斜角度を算出する構造である。
このものでは、ピボット機構を用いてチルトフレームを傾動させる構造となっている。このピボット機構は、アームに設けられたピボット軸と、チルトフレームに形成された円錐形状の凹処とから構成されており、構造が簡単であるという長所がある（特願２００６−２４８１３１号）。
このレーザ光学系の光軸調整装置によれば、送りネジ部分の繰り返し駆動による累積誤差、送りネジ部分の繰り返し駆動による摩耗、経年変化よる送りネジ部分の変形等によって送り誤差が生じたとしても、レーザ光学系の光軸の水平又は垂直に対する傾斜角設定精度を確保することができるという長所がある。
ところで、この特願２００６−２４８１３１号に開示のレーザ光学系の光軸傾斜装置をもってしても、除去できない傾斜角設定角度誤差が存在する。本発明者は、その傾斜角設定角度誤差が何に起因するのかを追求した結果、チルトフレームが傾いたときにピボット軸の球形状部と円錐形状の凹処の内周壁との間に部分的に数ミクロンメートルの隙間が生じることを突き止めた。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、ピボット機構に起因する傾斜角設定角度誤差を簡単な構造で除去することのできるレーザ光学系の光軸傾斜装置を有する回転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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、レーザ光学系の光軸傾斜装置を有する回転レーザ測量機において、前記レーザ光学系の光軸傾斜装置は、レーザ光学系が内部に配置された鏡筒と、前記レーザ光学系の光軸をZ軸としてこのZ軸に直交する平面内で互いに直交する一方をX軸としかつ他方をY軸として前記X軸と前記Z軸とを含むXZ平面内と前記Y軸と前記Z軸とを含むYZ平面内との少なくとも一方の平面内で傾動可能に前記鏡筒に支承されしかも基準位置を検出するチルトセンサが設置されたチルトフレームと、前記鏡筒に固定して設けられかつ前記チルトフレームを水平面に対して傾動させる傾動機構が設置された固定フレームと、前記鏡筒を傾動可能に支承し前記チルトセンサが基準位置を検出するように前記鏡筒を傾動させて前記チルトフレームを整準させる整準機構と、演算部とを備え、
前記整準機構は、いずれか一方がＸ軸に対応しかつ他方がＹ軸に対応するジンバルフレームを有して前記鏡筒を筐体に傾動可能に支持するジンバルフレーム機構により構成され、前記各ジンバルフレームは、整準スクリュー部材と、該整準スクリュー部材に螺合されたコマ部材と、前記整準スクリュー部材を回転駆動する整準モータとを備え、
いずれか一方のジンバルフレームのコマ部材は鏡筒に固定され、いずれか他方のジンバルフレームのコマ部材は前記一方のジンバルフレームに固定され、
前記傾動機構は、駆動モータによって回転駆動される送りネジと、該送りネジによって往復動されかつ前記チルトフレームに係合して該チルトフレームを基準位置に対して傾動させる送りコマと、該送りコマの位置を検出する位置検出装置とを備え、
前記演算部は、前記位置検出装置により検出された前記送りコマの位置に基づき前記チルトフレームの傾斜角度を算出し、かつ、前記チルトセンサの出力がゼロとなるように前記整準モータを駆動し、
前記チルトフレームは前記鏡筒にピボット機構を介して支承され、該ピボット機構は、前記鏡筒に固定のアームと、該アームと前記チルトフレームとのいずれか一方側に設けられた磁性材料からなる球形状部と、前記チルトフレームと前記アームとのいずれか他方に形成されかつ内周壁が前記球形状部に相対回動可能に摺接される円錐形状の凹処と、前記チルトフレームと前記アームとのうちいずれか他方に設けられて前記球形状部を前記内周壁に向けて吸引する永久磁石とからなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、レーザ光学系の光軸傾斜装置を有する回転レーザ測量機において、前記レーザ光学系の光軸傾斜装置は、レーザ光学系が内部に配置された鏡筒と、前記レーザ光学系の光軸をZ軸としてこのZ軸に直交する平面内で互いに直交する一方をX軸としかつ他方をY軸として前記X軸と前記Z軸とを含むXZ平面内と前記Y軸と前記Z軸とを含むYZ平面内との少なくとも一方の平面内で傾動可能に前記鏡筒に支承されしかも基準位置を検出するチルトセンサが設置されたチルトフレームと、前記鏡筒に固定して設けられかつ前記チルトフレームを水平面に対して傾動させる傾動機構が設置された固定フレームと、前記鏡筒を傾動可能に支承しかつ前記チルトセンサが基準位置を検出するように前記鏡筒を傾動させて前記チルトフレームを整準させる整準機構と、、演算部とを備え、
前記整準機構は、いずれか一方がＸ軸に対応しかつ他方がＹ軸に対応するジンバルフレームを有して前記鏡筒を筐体に傾動可能に支持するジンバルフレーム機構により構成され、前記各ジンバルフレームは、整準スクリュー部材と、該整準スクリュー部材に螺合されたコマ部材と、前記整準スクリュー部材を回転駆動する整準モータとを備え、
いずれか一方のジンバルフレームのコマ部材は鏡筒に固定され、いずれか他方のジンバルフレームのコマ部材は前記一方のジンバルフレームに固定され、
前記傾動機構は、駆動モータによって回転駆動される送りネジと、該送りネジによって往復動されかつ前記チルトフレームに係合して該チルトフレームを基準位置に対して傾動させる送りコマと、該送りコマの位置を検出する位置検出装置とを備え、
前記演算部は、前記位置検出装置により検出された前記送りコマの位置に基づき前記チルトフレームの傾斜角度を算出し、かつ、前記チルトセンサの出力がゼロとなるように前記整準モータを駆動し、
前記チルトフレームは、前記鏡筒にピボット機構を介して支承され、該ピボット機構は、前記固定フレームと、該固定フレームと前記チルトフレームとのいずれか一方側に設けられた磁性材料からなるボールと、前記チルトフレームと前記固定フレームとのいずれか他方に形成されかつ内周壁が前記ボールに相対回動可能に摺接される円錐形状の凹処と、
前記チルトフレームと前記固定フレームとのうちいずれか他方に設けられて前記ボールを前記内周壁に向けて吸引する永久磁石とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ピボット機構に起因する傾斜角設定角度誤差を簡単な構造で除去することのできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係わるレーザ光学系の光軸傾斜装置の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【実施例】
【００１３】
図１〜図３において、１はジンバルフレーム機構、２は鏡筒である。鏡筒２の下部にレーザ光源部３が設けられ、鏡筒２の上部には例えば回転筒部４が設けられている。その鏡筒２の内部にはレーザ光源部３と回転筒部４との間に対物レンズ５が設けられている。回転筒部４の内部にはペンタプリズム（図示を略す）が設けられている。レーザ光学系はそのレーザ光源部３と対物レンズ５とによって大略構成され、符号O１はそのレーザ光学系の光軸である。この光軸O１をZ軸とする。
【００１４】
対物レンズ５はレーザ光源部３から出射された光束を平行光束に変換するか、有限距離に収束させる役割を果たす。回転筒部４は図示を略す回転駆動機構によって、鏡筒２に対して回転駆動される。レーザ光源部３から出射された光束はペンタプリズムによって偏向され、回転されつつ回転筒部４の窓部（図示を略す）から外部に向けて出射される。
【００１５】
ジンバルフレーム機構１は、図２に示すように、矩形状のジンバルフレーム７と矩形状のジンバルフレーム８とを有する。ジンバルフレーム８は図示を略す筐体に固定されている。
【００１６】
ジンバルフレーム８は、X軸方向に延びる一対の回動軸９、９を有する。ジンバルフレーム７はこの一対の回動軸９、９に支持され、YZ平面内で回動される。ジンバルフレーム７は、Y軸方向に延びる一対の回動軸１０、１０を有する。鏡筒２は一対の回動軸１０、１０に支持され、XZ平面内で回動される。
【００１７】
鏡筒２には、その下部に、固定フレームとしての送り機構フレーム１１が固定されている。この送り機構フレーム１１は図４に示すようにX軸方向に延びるX軸アーム部１１XとY軸方向に延びるY軸アーム部１１Yとを有する。
【００１８】
X軸アーム部１１Xには、後述する機能を有するチルトフレーム１２を鏡筒２に対して相対的にXZ平面内で傾動するXZ傾動機構１３XZが設けられている。Y軸アーム部１１Yには、チルトフレーム１２を鏡筒２に対して相対的にYZ平面内で傾動するYZ傾動機構１３YZが設けられている。
【００１９】
XZ傾動機構１３XZは、送りモータ１３Xと送りネジ１４Xと送りコマ部材１５Xと位置検出素子としてのCCD１６Xと支持フレーム１７Xとを有する。支持フレーム１７Xは上下方向に延びる縦壁部１７XPと縦壁部１７XPから横方向に延びる横壁部１７XQとを有する。
【００２０】
送りネジ１４Xは横壁部１７XQとX軸アーム部１１Xとに回転可能に軸支されている。CCD１６Xは縦壁部１７XPに固定されている。送りコマ部材１５Xは送りネジ１４Xに螺合されている。CCD１６Xはその送りコマ部材１５Xに臨まされている。
【００２１】
X軸送りモータ１３XはX軸アーム部１１Xに固定され、X軸送りモータ１３Xの出力軸１３XOには出力ギヤ１３XGが設けられている。送りネジ１４Xの下端には回転伝達ギヤ１４XGが設けられている。回転伝達ギヤ１４XGは出力ギヤ１３XGに噛み合わされている。
【００２２】
その送りネジ１４XはX軸送りモータ１３Xによって回転駆動され、送りコマ部材１５Xはその送りネジ１４Xの回転によって上下方向に駆動される。
【００２３】
送りコマ部材１５XにはLED１８Xとアブソリュートパターン板１９Xとが設けられている。LED１８Xはアブソリュートパターン板１９Xを照明し、CCD１６Xの受像面には照明光によりアブソリュートパターン像が投影される。送りコマ部材１５Xの上下方向位置は、そのCCD１６Xの受像面に投影されたアブソリュートパターン像により決定される。
【００２４】
YZ傾動機構１３YZは、送りモータ１３Yと送りネジ１４Yと送りコマ部材１５Yと検出素子としてのCCD１６Yと支持フレーム１７Yとを有する。支持フレーム１７Yは上下方向に延びる縦壁部１７YPと縦壁部１７YPから横方向に延びる横壁部１７YQとを有する。
【００２５】
送りネジ１４Yは横壁部１７YQとＹ軸アーム部１１Yとに回転可能に軸支されている。CCD１６Yは縦壁部１７YPに固定されている。送りコマ部材１５Yは送りネジ１４Yに螺合されている。CCD１６Yはその送りコマ部材１５Yに臨まされている。
【００２６】
送りモータ１３YはY軸アーム部１１Yに固定され、送りモータ１３Yの出力軸１３YOには出力ギヤ１３YGが設けられている。送りネジ１４Yの下端には回転伝達ギヤ１４YGが設けられている。回転伝達ギヤ１４YGは出力ギヤ１３YGに噛み合わされている。
【００２７】
その送りネジ１４YはY軸送りモータ１３Yによって回転駆動され、送りコマ部材１５Yはその送りネジ１４Yの回転によって上下方向に駆動される。
【００２８】
送りコマ部材１５YにはLED１８Yとアブソリュートパターン板１９Yとが設けられている。LED１８Yはアブソリュートパターン板１９Yを照明し、CCD１６Yの受像面には照明光によりアブソリュートパターン像が投影される。コマ部材１５Yの上下方向位置は、そのCCD１６Yの受像面に投影されたアブソリュートパターン像により決定される。
【００２９】
チルトフレーム１２は互いに直交するX軸アーム部１２XとY軸アーム部１２Yとを有する。そのX軸アーム部１２XにはX軸チルトセンサ１２XSが設けられ、そのY軸アーム部１２YにはY軸チルトセンサ１２YSが設けられている。そのX軸アーム部１２XにはX方向に延びる係合棒１２XRが設けられ、そのY軸アーム部１２YにはY方向に延びる係合棒１２YRが設けられている。
【００３０】
送りコマ部材１５Xには一対の係合爪１５XN、１５XNが上下方向に間隔を開けて設けられ、送りコマ部材１５Yには一対の係合爪１５YN、１５YNが上下方向に間隔を開けて設けられている。一対の係合爪１５XN、１５XNには係合棒１２XRが係合され、一対の係合爪１５YN、１５YNには係合棒１２YRが係合されている。
【００３１】
鏡筒２にはX軸アーム部１２XとY軸アーム部との交差部１２Pに向かって延びるアーム部２Pが設けられている。アーム部２Ｐはピボット機構の一部を構成しており、Ｘ軸とＹ軸とに対して４５度方向に延びている。
このアーム部２Pの延びる方向先端部には、上下方向に延びるピボット軸２０が形成されている。チルトフレーム１２にはその交差部１２Pに円錐形状の凹処１２P’が形成されている。ピボット軸２０は、図６に拡大して示すように、球形状部２０’を有する。この球形状部２０’はその凹処１２P’に係合され、その球形状部２０’はその凹処１２Ｐ’の内周壁１２Ｐ”に相対回動可能に摺接されている。このピボット軸２０は磁性材料で構成されている。
その交差部１２Ｐには、その円錐形状の凹処１２Ｐ’の上方に永久磁石３０が埋設されている。この永久磁石３０は球形状部２０’を内周壁１２”に向けて吸引する機能を果たす。
【００３２】
チルトフレーム１２は、このピボット軸２０、一対の係合爪１５XN、１５XN、１５YN、１５YNによって支承され、鏡筒２に対してピボット軸２０を支点にしてXZ平面内で傾動されると共に、YZ平面内で傾動されるものとされている。
【００３３】
X軸チルトセンサ１２XS、Y軸チルトセンサ１２YSは絶対水平基準が入力された水平基準位置（基準位置）を検出可能である。その検出出力は図４に示す演算部２５に入力される。
【００３４】
ジンバルフレーム７には、図１に示すように、X軸方向に間隔を開けて軸受け部材２１X、２１Xが設けられている。一対の軸受け部材２１X、２１XにはX軸方向に延びるX軸整準スクリュー部材２２Xが回転可能に支持されている。その一対の軸受け部材２１X、２１Xの一方にはX軸整準モータ２３Xが固定されている。そのX軸整準スクリュー部材２２XはX軸整準モータ２３Xによって回転駆動される。そのX軸整準スクリュー部材２２XにはX軸コマ部材２４Xが螺合されている。このX軸コマ部材２４Xは鏡筒２の周部に固定されている。
【００３５】
ジンバルフレーム８には、Y軸方向に間隔を開けて軸受け部材２１Y、２１Yが設けられている。一対の軸受け部材２１Y、２１YにはY軸方向に延びるY軸整準スクリュー部材２２Yが回転可能に支持されている。その一対の軸受け部材２１Y、２１Yの一方にはY軸整準モータ２３Yが固定されている。そのY軸整準スクリュー部材２２YはY軸整準モータ２３Yによって回転駆動される。そのY軸整準スクリュー部材２２YにはY軸コマ部材２４Yが螺合されている。このY軸コマ部材２４Yはジンバルフレーム７に固定されている。
【００３６】
X軸整準モータ２３Xを回転駆動すると、X軸整準スクリュー部材２２Xが回転駆動され、これによって、X軸コマ部材２４XがX軸方向に移送され、鏡筒２が回動軸１０、１０を支点にして傾動される。Y軸整準モータ２３Yを回転駆動すると、Y軸整準スクリュー部材２２Yが回転駆動され、これによって、Y軸コマ部材２４YがY軸方向に移送され、鏡筒２が回動軸９、９を支点にして傾動される。
【００３７】
鏡筒２は図示を略す装置を用いて光軸O１が鉛直方向を向くように設定され、チルトフレーム１２は、送りコマ部材１５X、１５Yを駆動することによって製造段階で各傾動機構１３XZ、１３YZにより水平に設定される。その製造段階での水平位置に対応するアブソリュートパターン像の検出位置が原点位置Oｘ、Oｙとされ、その原点位置Oｘ、Oｙに対応する原点信号が演算部２５を介して記憶部２６に記憶される。これによって、光軸O１とチルトフレーム１２に対する垂直関係が製造段階で設定される。
【００３８】
この垂直関係が設定された状態で、鏡筒２はジンバル機構を介して筐体にセットされる。
【００３９】
レーザ光学系の光軸O１を水平面に対して所望の角度に設定する場合には、例えば、以下の設定作業を行う。
【００４０】
例えば、チルトフレーム１２が所望の角度に設定されるように、図示を略す傾動角設定ボタンを操作し、送りモータ１３X、１３Yを駆動して送りコマ部材１４X、１４Yを移動させる。演算部２５はアブソリュートパターン像の位置と記憶部２６に記憶された原点位置とに基づき送りコマ部材１４X、１４Yの原点位置Oｘ、Oｙからのずれ量Δｘ、Δｙを検出する。
【００４１】
ピボット軸２０から係合棒の先端部までのX軸方向距離をLｘ、ピボット軸２０から係合棒の先端部までのY軸方向距離をLｙとすると、XZ面内でのチルトフレームの傾動角度θｘ、YZ面内でのチルトフレーム１２の傾動角度θｙは、演算部２５により下記の式を用いて算出される。
θｘ＝tan-1（Δｘ／Lｘ）
θｙ＝tan-1（Δｙ／Lｙ）
このチルトフレーム１２の傾動角度θｘ、θｙは、例えば、図示を略すモニタの画面に表示される。チルトフレーム１２の傾動角度θｘ、θｙが所望の角度に達するまで、傾動角設定ボタンを操作し、所望の角度に達した時点で、送りコマ部材１４X、１４Yの移動を停止させる。これによって、チルトフレーム１２は、図５に示すように、水平面に対して傾動角度θｘ、θｙに対応する傾斜角度に設定される。
【００４２】
チルトセンサ１２XS、１２YSは水平面に対するチルトフレーム１２の傾斜角度に比例したチルト信号を演算部２５に向けて出力する。演算部２５は、X軸チルトセンサ１２XS、Y軸チルトセンサ１２YSの出力が「０」となるように、X軸整準モータ２３X、Y軸整準モータ２３Yを駆動する。
【００４３】
これによって、チルトフレーム１２が水平になるように鏡筒２がXZ平面内で回動軸１０、１０を支点にして傾動されると共にYZ平面内で回動軸９、９を支点にして傾動される。
【００４４】
その結果、レーザ光学系の光軸O１は、XZ平面内でθｘ度、YZ平面内でθｙ度傾動されることになる。
【００４５】
すなわち、ジンバル機構１は、Z軸（光軸O１）に直交する平面内で互いに直交する一方をX軸としかつ他方をY軸としてX軸とZ軸とを含むXZ平面内とY軸とZ軸とを含むYZ平面内とで傾動可能のチルトフレーム１２を整準させる（水平に位置させる）整準機構として機能する。
【００４６】
この発明の実施の形態によれば、チルトフレーム１２を傾動させる送りコマ部材１４X、１４Yの実際の位置を検出するので、送りネジ部分の繰り返し駆動による累積誤差、送りネジ部分の繰り返し駆動による摩耗、経年変化よる送りネジ部分の変形等によってガタが送りネジ機構部に生じたとしても、レーザ光学系の光軸O１の水平又は垂直に対する傾斜角設定精度を確保することができる。
また、この発明の実施の形態によれば、永久磁石３０が仮にないとしたときには、チルトフレーム１２が傾くと、図７に示すように、球形状部２０’の直径を約５ｍｍ〜約７ｍｍとして、内周壁１２”との間に数μｍの隙間Ｇが生じる。
これに対して、永久磁石３０があるときには、図６に示すように、チルトフレーム１２が傾いたとしても、球形状部２０’が永久磁石３０の吸引力により内周壁１２”に密着され、球形状部２０’と内周壁１２Ｐ”との間に隙間が生じるのが防止される。
【００４７】
以上、発明の実施の形態では、位置検出素子としてCCD１６X、１６Yを用いてアブソリュートパターン像の位置を検出することにしたが、位置検出素子としてPSDを用いてアブソリュートパターン像の位置を検出する構成としても良い。更には、位置検出素子としてスライドボリューム等の抵抗素子（リニアセンサ）を用いて、送りコマ部材１５X、１５Yの位置を検出しても良い。
【００４８】
また、この発明の実施の形態では、送りコマ部材１５X、１５Yにアブソリュートパターン板１９X、１９Yを設け、縦壁部１７XP、１７YPに位置検出素子を設ける構成としたが、送りコマ部材１５X、１５Yに位置検出素子を設け、縦壁部１７XP、１７YPにLED１８X、１８Yとアブソリュートパターン板１９X、１９Yとを設ける構成としても良い。
【００４９】
更に、この発明の実施の形態では、チルトフレーム１２をピボット軸２０によって支承し、XZ平面内でピボット軸２０を支点にして傾動可能にすると共にYZ平面内でピボット軸２０を支点にして傾動可能な構成としたが、チルトフレーム１２をXZ平面内とYZ平面内とのいずれか一方の平面内で傾動可能な構成としても良い。
また、この発明の実施の形態では、アーム２Ｐにピボット軸２０を設け、チルトフレーム１２の交差部１２Ｐに円錐形状の凹処１２Ｐ’を設ける構成としたが、円錐形状の凹処１２Ｐ’をアーム２Ｐに形成し、ピボット軸２０をチルトフレーム１２の交差部１２Ｐに設ける構成としても良い。
【００５０】
また、更に、この発明の実施の形態では、アーム２Ｐにピボット軸２０を設ける構成としたが、図８ないし図１０に示すように、送り機構フレーム１１の交差部１１Ｐにピボット受け部１１Ｐ’を形成し、このピボット受け部１１Ｐ’に磁性材料からなるボール３１を相対回動可能に支承させ、チルトフレームの交差部１２Ｐに円錐形状の凹処１２Ｐ’を形成すると共に、この凹処１２Ｐ’の頂部に永久磁石３０を配置し、この永久磁石３０によりボール３１を内周壁１２Ｐ”に相対回動可能に摺接させる構成としても良い。そのボール３１の中心と対物レンズ５（鏡筒３）の光軸Ｏ１の中心とを結ぶ線分ＬＰはＸ軸とＹ軸とに対して４５度方向に延びているのが望ましい。
この図８ないし図１０に示す発明の実施の形態では、永久磁石３０はボール３１に接しているかのように見えるが永久磁石３０はボール３１から若干の隙間をもって離間されている。
なお、この図８ないし図１０では、チルトセンサ１２ＸＳ、１２ＹＳはケース３２に収納されているが、図４に示すような構成でも良い。残余の構成は、図４に示す構成と大略同一であるので、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係わるレーザ光学系の光軸傾斜装置のXZ平面内での傾動機構の概要を説明するための断面図である。
【図２】本発明に係わるレーザ光学系の光軸傾斜装置のYZ平面内での傾動機構の概要を説明するための断面図である。
【図３】図１、図２に示すジンバル機構の概要を説明するための平面図である。
【図４】図１、図２に示すチルトフレームと固定フレームと鏡筒との関係を示す平面図である。
【図５】本発明に係わるレーザ光学系の光軸傾斜装置のXZ平面内での傾動作用を説明するための断面図である。
【図６】本発明に係わるピボット機構の部分拡大図である。
【図７】永久磁石がないとした場合の不具合を説明するための部分拡大図である。
【図８】本発明に係わるピボット機構の他の実施例を説明するための図であって、本発明に係わるチルトフレームと固定フレームとの位置関係を示す平面図である。
【図９】本発明に係わるピボット機構の部分断面図であって、図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明に係わるピボット機構の部分断面図であって、図８のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…ジンバルフレーム機構（整準機構）
２…鏡筒
２Ｐ…アーム
２０’…球形状部
１２…チルトフレーム
１２Ｐ’…凹処
１２XS、１２YS…チルトセンサ
１３XZ、１３YZ…傾動機構
３０…永久磁石
O１…光軸
【図１】
0005134920.tif 000002
【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】
0005134920.tif 000007
【図７】
0005134920.tif 000008
【図８】
0005134920.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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