(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準光線を発し、水平軸を中心に傾動可能なスイングフレームに支持される基準レーザ光線発光器と、前記水平軸に設けられ、前記基準レーザ光線発光器の傾斜角を検出するための傾斜角検出器と、前記スイングフレームに設けられ、前記基準レーザ光線発光器を傾動して傾斜を設定するための傾斜設定傾動機構と、この傾斜設定傾動機構を駆動するための傾斜設定傾動機構駆動手段と、前記水平軸に更に吊設された傾動フレームと、この傾動フレームの傾斜を検出するための傾動フレーム傾斜検出手段と、前記傾動フレームに設けられた距離測定手段とを有し、この距離測定手段は、鉛直方向に測距光を射出することを特徴とするレーザ勾配設定装置。
【請求項２】
前記傾斜角検出器は、傾斜を検出するための傾斜センサと、傾斜角を検出するためのエンコーダを備えると共に、前記距離測定手段の測距光を鉛直方向に向けるための鉛直方向設定手段を兼ねる構成である請求項１記載のレーザ勾配設定装置。
【請求項３】
前記傾動フレームは、自重により鉛直方向を維持する様に吊設される請求項１記載のレーザ勾配設定装置。
【請求項４】
前記測距光は可視光である請求項１〜請求項３の何れか１項記載のレーザ勾配設定装置。
【請求項５】
前記距離測定手段は、測距光射出部と距離測定部とから構成され、該測距光射出部は、前記傾動フレームに設けられ、前記距離測定部はレーザ勾配設定装置本体側に設けられ、前記測距光射出部と前記距離測定部とは、光導体で接続されている請求項２〜請求項４の何れか１項記載のレーザ勾配設定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ勾配設定装置に係わり、特に、鉛直方向に高さを測定することのできるレーザ勾配設定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、地上から一定深さの箇所にコンクリート製のヒューム管、金属製の銅管等のパイプを敷設する工法として、地上から一定深さの箇所に配管用の溝を掘ってパイプを敷設するオープンカット工法や、地上から一定深さの箇所に配管用のトンネルを掘ってパイプを順次圧入接続する掘削推進工法が知られており、これらの工法では、そのパイプの敷設方向を定めるために測量を実施しなければならない。
【０００３】
この測量作業では、始点となる深さを定めるにはレベル等を使用している。
【０００４】
ここで、図１１に基づいて掘削推進工法における始点の深さの設定方法を説明する。
【０００５】
パイプレーザ９０００は、まず始点とすべき設計値の深さに設置しなければならない。この深さは、地上に設けられている水準点を基準として決定される。ここで水準点とは海面からの高さのことである。
【０００６】
まず、水準点Ｂを規準としてスタッフ６０００とスタッフ６１００とを、レベル５０００を用いての視準し、パイプレーザ９０００を設計値の深さに設置する。
スタッフ６０００とスタッフ６１００の読みの差プラス７３ｍｍが設定深さとなる。パイプレーザ９０００を設置する際には、微調整可能なスタンド３０００が使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の測量方法では、不安定なスタッフ６１００とスタッフ６０００とをレベル５０００で視準する作業が必要であり、作業効率が悪いという問題点があった。
【０００８】
更に、設定深さが深い場合には、より長いスタッフ等が必要になり、それを設定する作業員の安全性にも問題点があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、基準光線を発し、水平軸を中心に傾動可能なスイングフレームに支持される基準レーザ光線発光器と、前記水平軸に設けられ、前記基準レーザ光線発光器の傾斜角を検出するための傾斜角検出器と、前記スイングフレームに設けられ、前記基準レーザ光線発光器を傾動して傾斜を設定するための傾斜設定傾動機構と、この傾斜設定傾動機構を駆動するための傾斜設定傾動機構駆動手段と、前記水平軸に更に吊設された傾動フレームと、この傾動フレームの傾斜を検出するための傾動フレーム傾斜検出手段と、前記傾動フレームに設けられた距離測定手段とを有し、この距離測定手段は、鉛直方向に測距光を射出することを特徴としている。
【００１０】
更に本発明の傾斜角検出器は、傾斜を検出するための傾斜センサと、傾斜角を検出するためのエンコーダとを備えると共に、前記距離測定手段の測距光を鉛直方向に向けるための鉛直方向設定手段を兼ねる構成とすることもできる。
【００１１】
そして本発明の傾動フレームは、自重により鉛直方向を維持する様に吊設される構成にすることもできる。
【００１２】
また本発明は、測距光は可視光とする構成にすることもできる。
【００１３】
更に本発明の距離測定手段は、測距光射出部と距離測定部とから構成され、該測距光射出部は、前記傾動フレームに設けられ、前記距離測定部はレーザ勾配設定装置本体側に設けられ、前記測距光射出部と前記距離測定部とは、光導体で接続されている構成にすることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、水平軸を中心に傾動可能なスイングフレームに支持された基準レーザ光線発光器が、水平軸に設けられた傾斜角検出器が、基準レーザ光線発光器の傾斜角を検出し、スイングフレームに設けられた傾斜設定傾動機構が、基準レーザ光線発光器を傾動して傾斜を設定し、傾斜設定傾動機構駆動手段が傾斜設定傾動機構を駆動し、水平軸に更に傾動フレームを吊設し、傾動フレーム傾斜検出手段が傾動フレームの傾斜を検出し、傾動フレームに距離測定手段を設け、距離測定手段は、鉛直方向に測距光を射出することができる。
【００１６】
更に本発明の傾斜角検出器は、傾斜センサが傾斜を検出し、エンコーダが傾斜角を検出し、鉛直方向設定手段が、距離測定手段の測距光を鉛直方向に向けることができる。
【００１７】
そして本発明の傾動フレームは、自重により鉛直方向を維持する様に吊設することもできる。
【００１８】
また本発明は、測距光を可視光とすることもできる。
【００１９】
更に本発明の距離測定手段は、傾動フレームに設けられた測距光射出部と、レーザ勾配設定装置本体側に設けた距離測定部とからなり、測距光射出部と距離測定部とは、光導体で接続することもできる。
【００２１】
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
【００２３】
図１は、本実施例のレーザ勾配設定装置１０００を説明するものである。レーザ勾配設定装置１０００は、勾配を設定するガイド光となる基準レーザー光と、上下位置を合わせる鉛直レーザー光とを発し、鉛直レーザーには、測量機などに採用されている光波距離計を搭載して構成されている。
【００２４】
レーザ勾配設定装置１０００は、レーザ発振装置１１と、該基準レーザ光線発光器１１００を水平方向及び垂直方向に回動させるための駆動手段と、レーザ発振装置１１に傾斜を設定するための傾斜設定手段と、鉛直の少なくとも一方向に向けて、上下位置を示す鉛直レーザー光であると共に、測距光を発光するための距離測定手段１４００とから構成されている。
【００２５】
レーザ発振装置１１は、基準レーザ光線を発光するための基準レーザ光線発光器に該当する。駆動手段は本実施例では、水平角調整機構（図示せず）と鉛直角調整機構１８等が該当する。傾斜設定手段は、傾斜設定機構１９が該当する。
【００２６】
ここで、図１で測定の原理を説明する。
【００２７】
まずターゲット２０００をスタッフ６１００の視準高さに設置する。レーザ勾配設定装置１０００から鉛直上方にあるターゲット２０００に向けて、測距光を射出し、距離測定手段１４００が、レーザ勾配設定装置１０００からターゲット２０００までの鉛直距離Ｈ１を測定する。
【００２８】
（Ｈ１−Ｈ２）が深さとなり、（Ｈ１２−Ｈ２）がマンホール開口部の高さとなる。（Ｈ１−Ｈ１２）＝Ｈ１１ がマンホール開口部からの深さとなる。
【００２９】
測距するターゲット２０００は、プリズムや反射シートを貼付したターゲット装置等が使用される。そして、ターゲット２０００を水準点Ｂから既知の高さに設置する。この時ターゲット２０００は、レーザ勾配設定装置１０００の距離測定手段１４００の測距光が入射される様に配置する。そして測距したデータは、レーザ勾配設定装置１０００の本体操作パネルに表示する。
【００３０】
更に作業者は、表示された測距データを見ながら専用スタンド３０００で調整して設計値に合わせ込む。
【００３１】
以上の様に、水準点Ｂ（既知の高さ）からレーザ勾配設定装置１０００まで距準を確認することにより、始点の深さを算出することができる。
【００３２】
具体的な作業例で説明すると、図２に示す様に、マンホール開口部を横断するように角材４０００を配置し、角材４０００の中央にレーザ勾配設定装置１０００からの鉛直レーザ光が入射する位置にターゲット２０００を設置する。これにより、レーザ勾配設定装置１０００の距離測定手段１４００からの測距光が、ターゲット２０００で反射され、図１に示すレーザ勾配設定装置１０００からマンホール開口部までの距離Ｈ１１が測定される。マンホール開口部からレベル５０００までの距離である高さＨ１２は、開口部の縁に立てたスタッフ６０００の目盛りを読み取ればよい。
【００３３】
スタッフ６０００の目盛りから得られたＨ１２と、レーザ勾配設定装置１０００が測定した距離Ｈ１１から、レーザ勾配設定装置１０００の射出する基準レーザ光の位置である設置するパイプの中心から、レベルの高さまでの距離が求められる。
【００３４】
地上に設置した、もう一方のスタッフ６１００の読みから基準点に基づくグランドレベルからのパイプの深さを測定することができる。
【００３５】
次に、図３〜図５に基づいて、レーザ勾配設定装置１０００の内部構成を説明する。
【００３６】
レーザ発振装置１１は水平軸１２を中心に傾動可能なスイングフレーム１３に設けられ、該スイングフレーム１３は本体フレーム４０に鉛直軸１４を中心に水平方向に回動可能に設けられている。又、前記水平軸１２には傾動フレーム４２が設けられ、該傾動フレーム４２にチルトレバー１５が連結され、又前記傾動フレーム４２には水平状態を示す様に気泡管等のチルトセンサ１６が設けられている。又、前記水平軸１２にはエンコーダ４３が設けられ、エンコーダ４３は水平１２の回転角、即ち前記レーザ発振装置１１の傾斜角を検出する。又、前記エンコ−ダ４３からの信号は勾配制御器４８に入力される。なお、「傾斜角検出器」は、本実施例の「エンコーダ４３」に該当するものである。また、「傾動フレーム傾斜検出手段」は、「チルトセンサ１６」に該当するものである。
【００３７】
なお、チルトセンサ１６は傾斜センサに該当する。
【００３８】
前記スイングフレーム１３に連結して水平角調整機構（図示せず）が設けられ、前記レーザ発振装置１１に連結して垂直角調整機構１８が設けられ、前記チルトレバー１５に連結してチルトセンサ傾動機構１９が設けられている。該チルトセンサ傾動機構１９は前記レーザ発振装置１１の支持体に設けられ、レーザ発振装置１１と一体に傾動する。なお「傾斜設定傾動機構」は、本実施例の「チルトセンサ傾動機構１９」に該当するものである。
【００３９】
前記垂直角調整機構１８は、水平方向に設けられた回転自在の第２スクリュー２７と、該第２スクリュー２７に噛合する第２スライドナット２８、該第２スライドナット２８に植設され、前記レーザ発振装置１１に係合するピン２９、前記第２スクリュー２７に嵌着された従動ギア３０、該従動ギア３０に駆動ギア３１を介して連結された垂直角調整モータ３２から構成されている。
【００４０】
水平角調整機構は垂直角調整機構１８と同様な構造で、スイングフレーム１３に連結してレーザー発振装置１１を水平に回動させる。
【００４１】
前記チルトセンサ傾動機構１９は、垂直方向に設けられた回転自在の第３スクリュー３３と、該第３スクリュー３３に噛合する第３スライドナット３４、該第３スライドナット３４に植設され、前記チルトレバー１５に係合するピン３５、第３スクリュー３３に嵌着された従動ギア３６、該従動ギア３７に駆動ギア３７を介して連結された勾配設定モータ３８から構成されている。
【００４２】
前記傾動フレーム４２の下端部は２股状に形成されており、この股部に鉛直ビーム射出部４４を設ける。該鉛直ビーム射出部４４を説明する。
【００４３】
前記傾動フレーム４２に対向する垂直な内壁面の一方に測距光出射部５２を設け、垂直な内壁面の他方に前記測距光出射部５２に対向させミラー５３を設ける。該反射鏡５３と測距光出射部５２との間に、ビームスプリッタ３９を設け、該ビームスプリッタ３９により前記測距光出射部５２が発するレーザー光を、鉛直上方に向ける。ビームスプリッタ３９を透過したレーザ光は、ミラー５３で反射され、再びビームスプリッタ３９で反射され鉛直下方に向ける。
【００４４】
傾斜センサ１６は、水平を検知するセンサであり、基準レーザーの傾斜設定後には必ず水平になっている。鉛直レーザは、この傾斜センサ１６と直交する様に設けられており、設定後には、レーザー光を鉛直に向けて射出させることができる。距離測定装置が小型であれば、傾動フレーム４２に直接取り付けることもできる。この時には傾斜センサ１６と関係なく、自重で鉛直に向く様に吊り下げ構造としてもよい。
【００４５】
水平調整制御器４６は、前記水平角調整モータ２６、垂直角制御器４７は垂直角調整モータ３２、勾配制御器４８は勾配設定モータ３８をそれぞれ制御駆動する。
【００４６】
前記水平角調整機構１７の水平角調整モータ２６は、水平調整制御器４６、垂直角調整機構１８の垂直角調整モータ３２は垂直角制御器４７、チルトセンサ傾動機構１９の勾配設定モータ３８は勾配制御器４８により駆動され、又該勾配制御器４８にはエンコーダ４８からの回転角度信号が入力される。
【００４７】
前記水平調整制御器４６、垂直角制御器４７、勾配制御器４８はそれぞれ制御装置４５により制御され、該制御装置４５には前記チルトセンサ１６からの検出信号が入力される。前記制御装置４５には装置の起動停止、勾配の設定等を行う操作盤４９、勾配の設定値、作動の状態、レーザ光線の照射方向、ターゲット６１の検出位置等を表示する表示部５０、反射レーザ光線検出器５１が接続されている。
【００４８】
なお、測距光の射出、入射をするビームスプリッタ３９を傾動フレーム４２に設け、距離測定手段１４００をレーザ勾配設定装置１０００本体側に設け、射出光及びターゲット２０００で反射された測距光は、鉛直ビーム射出部４４である光ファイバである光導体に導かれる構成にすることもできる。なお、ビームスプリッタ３９と光ファイバである光導体とが、鉛直方向設定手段に該当するものであり、ビームスプリッタ３９は、偏向手段に該当するものである。更に、測距光は、可視光とすることもできる。
【００４９】
「距離測定手段１４００について」
【００５０】
距離測定手段１４００がパルス方式の場合を図面に基いて説明する。図６は、本実施例である距離測定手段１４００の光学系を示すものである。
【００５１】
図６に示す様に、本実施例の距離測定手段１４００は、レーザダイオード１と、レンズ２、３、４と、ビームスプリッタ５と、内部光路用光ファイバー６と、受光素子７と、遅延用光ファイバー８と、プリズム９と、レンズ１０とから構成されている。そして、コーナキューブ１１は、光波距離計本体から離れた位置に配置される目標物であり、光パルスを反射する機能を有している。なお、距離測定手段１４００は、パルス方式であっても位相差方式のいずれであってもよい。
【００５２】
レーザダイオード１は、パルスレーザダイオードであって、比較的大きなピークパワーを持ち、デューティ比が０.０１％程度のパルス波を発生させることができる。ビームスプリッタ５は光束を分割させるものである。受光素子７はレーザダイオード１から発射されたパルス光線を受光できる素子であれば足りる。遅延用光ファイバー８は、光信号の遅延手段の１つである。なお、この遅延用光ファイバー８は、ＧＩファイバを採用することが望ましい。
【００５３】
以上の様に構成された本光学系において、レーザダイオード１から発射された光パルスは、レンズ２によって平行光束とされ、ビームスプリッタ５によって２つの光束に分割される。このビームスプリッタ５によって反射された光束は、レンズ３によって集光され、内部光路用光ファイバ６を進行する。即ち、光パルスが、内部光路用光ファイバ６を経由して受光素子７で受光される内部参照光路が構成される。そして、光パルスが受光素子７で電気信号に変換される。一方、ビームスプリッタ５を透過する光束は、レンズ４によって集光され、遅延用光ファイバ８を進行する。この遅延用光ファイバ８で遅延された光束は、プリズム９で反射され、レンズ１０を通過して光波距離計本体から発射される。そして、測定位置に配置されたコーナキューブ１１で反射された光パルスが、レンズ１０を通過し、プリズム９で反射されて受光素子７で受光される外部測距光路が構成される。そして、光パルスが受光素子７で電気信号に変換される。
【００５４】
本実施例では、外部測距光路に遅延用光ファイバ８が挿入されているので、この遅延用光ファイバ８によって光パルスが遅延される時間を、光パルス幅より長く設定することにより、内部参照光パルスと外部測距光パルスを受光素子７上で時間的に分離することができる。
【００５５】
２つのパルスの時間差ｔｍ は、
【００５６】
ｔｍ＝ｔＬ＋ｔＦーｔＳ                    ・・・・（１）
【００５７】
ここで、ｔＬ  ：光パルスが、光波距離計本体からコーナーキュー ブ１１を往                 復する時間
ｔＦ  ：光パルスが、外部測距光路のうち、本体内部を通過する時間
ｔＳ  ：光パルスが、内部参照光路を通過する時間
【００５８】
と表すことができる。
【００５９】
ｔＦ、ｔＳ は既知の値であるので、
【００６０】
ｔＬ＝ｔｍーｔＦ＋ｔＳ                   ・・・・（２）
【００６１】
となり、光波距離計本体とコーナーキューブ１１との距離Ｌは、
【００６２】
Ｌ＝（１／２）×ｔＬ×Ｃ              ・・・・（３）
【００６３】
ここで、Ｃは光速である。として求めることができる。
【００６４】
即ち、内部の電気信号を基準に測定することなく、内部参照光路の光パルス（ａ）を基準信号として用いることができる。
【００６５】
次に、内部参照光路の光パルス（ａ）を基準とした光測距を具体的な数値を用いて説明する。ここで、光パルスの幅を５０ｎｓｅｃ とすると、内部参照光路の光パルスを分離するための遅延時間は１００ｎｓｅｃ 程度あればよい。従って、本体内部の外部測距光路のうち遅延用光ファイバ８を除いた部分の長さと、内部参照光路の長さを無視すると、遅延用光ファイバ８の長さエルは次の様になる。
【００６６】
エル＝Ｃ×１００ｎｓｅｃ ×（１／ｎ）
＝３×１０×１００×１０×（１／１.５）      ＝２０ｍ
【００６７】
Ｃ：光速
ｎ：ファイバーの屈折率となる。
【００６８】
そして、測距距離の増加に伴い、内部参照光路の光パルスと外部測距光路の光パルスの受信時間の差は大きくなる。例えば、測距距離を１０キロメートルとすると、時間差ｔｍ は、
【００６９】
ｔｍ ＝（１０ｋｍ／Ｃ）×２＋１００ｎｓｅｃ
≒６６.７μｓｅｃ
【００７０】
となる。
【００７１】
この結果は、内部参照光路の光パルス（ａ）と外部測距光路の光パルス（ｂ）の受信の切り替えを、約６６.７μｓｅｃで行うのと同等となる。これは、通常の機械的チョッパによる数Ｈｚの切り替え周波数と比較すれば、本実施例は１０００倍程度高速な切り替えが実現できる。従って、受光素子７、アンプ等における受光系のドリフトの影響も軽減することができる。また、測距距離が長くなるに伴い、受光系ドリフト軽減の効果は薄れるが、光波距離計における実用的な測距距離範囲は、数１０Ｋｍ程度であるので、十分ドリフト軽減効果を得ることができる。
【００７２】
次に、本実施例の電気系の構成例を図７に基いて説明する。なお、パルス方式の光波距離計に関する電気系の基本的原理説明は、本出願人より出願された２件の特許出願に詳述されている。（特願昭６３ー１６１８９３号、特願昭６３ー１６１８９４号）
【００７３】
図７に示す実施例は、遅延用ファイバー８による遅延時間が、ＡＤコンバータの変換時間より長い場合の構成例である。本実施例は、水晶発信器１００と第１の分周器１１０と第２の分周器１２０とシンセサイザー１３０とレーザダイオード１とレーザダイオードドライバー１４０とＡＰＤ７１とアンプ１６０とパルス検出器１７０とカウンタ１８０とバンドパスフィルタ１９０とサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）２００とＡＤコンバータ３００と加算器４００とメモリ５００とＣＰＵ６００とから構成されている。
【００７４】
水晶発振器１００は、基準信号発生手段の１つであり、１５ＭＨｚの基準信号を発生させている。この基準信号は、第１の分周器１１０で１／１００００に分周され、更に第２の分周器１２０で１／１００に分周されて、１５Ｈｚが得られる。そして、この１５Ｈｚの信号をシンセサイザー１３０が１０１倍に逓倍して約１５１５Ｈｚの信号を得るようになっている。
【００７５】
なお、第１の分周器１１０、第２の分周器１２０、シンセサイザ１３０の出力信号は、２値化の信号である。そして、ドライバ１４０は、シンセサイザー１３０の出力信号に従って、レーザダイオード１をパルス的に駆動する。従って、レーザダイオード１は、周期が１／１.５１５ＫＨｚのパルス状の光線を発射する。またシンセサイザ１３０の出力は、カウンタ１８０とＣＰＵ６００へ送られる。この出力はカウンタ１８０に対して、カウンタのリセット信号として働き、ＣＰＵ６００に対しては受信パルスの識別信号として働く様になっている。
【００７６】
即ち、シンセサイザ１３０から一定時間後に受信された受信パルスが、内部参照光路を経由した受信パルスとして判別され、その後受信されるパルスが、遅延用ファイバーを経由した外部測距光パルスとして判別することができる。レーザーダイオード１から発射された光パルスは、光学系を通過し、ＡＰＤ７１で受光される。このＡＰＤ７１は受光素子７の１つであり、ｐｎ接合に深いバイアスを加えてナダレ増倍を誘起させ、利得を得ることのできるダイオードである。
【００７７】
ＡＰＤ７１は、内部参照光路を通った光パルスと、外部測距光路を通った光パルスが１組となった様な光パルスを受光する。ＡＰＤ７１により光パルスは、電気信号に変換され、アンプ１６０で適度に増幅され、パルス検出器１７０で波形整形されて、電気的に取扱易い電気信号に加工される。
【００７８】
なお、パルス検出器１７０から出力された信号は、カウンタ１８０のスタート及びストップ信号として働くことになる。即ち、内部参照光パルス（ａ）のタイミングがスタート信号となり、外部測距光パルス（ｂ）のタイミングがストップ信号となる。カウンター１８０は、スタート信号からストップ信号の間、水晶発振器１００の１５ＭＨｚのクロックをカウントし、この結果をＣＰＵ６００に送出する。このカウントデータは、既知の遅延用ファイバー８の長さを減じて、粗測定用データとして用いられる。
【００７９】
また、パルス検出器１７０の出力は、サンプルホールド２００とＡＤコンバータ３００にも送出される。まず、内部参照光パルス（ａ）のタイミングの信号によって、サンプルホールドが行われる。即ち、サンプルホールド２００が、バンドパスフィルタ１９０で正弦波にされた水晶発振器１００の出力信号を、パルス検出器１７０の出力信号のタイミングでホールドする様になっている。
【００８０】
そして、ＡＤコンバータ３００は、サンプルホールド２００の出力信号をＡＤ変換する様に構成されている。また、ＡＤ変換が終了すると、ＡＤコンバータ３００は、ＣＰＵ６００に対して変換終了信号を出力する様になっている。そして、ＡＤ変換された信号は、予め決定されたメモリ５００のアドレスに記憶される。続いて、外部測距光パルス（ｂ）のタイミングの信号で、バンドパスフィルタ１９０の出力信号はサンプルホールド等が行われる。即ち、内部参照光パルス（ａ）のタイミングの信号の場合と同様に、サンプルホールド、ＡＤ変換が行われ、ＡＤ変換されたデータはメモリ５００に記憶される。
【００８１】
ここで、ＡＤ変換された信号が記憶されるメモリアドレスは、例えば内部参照光パルスについて１番地〜Ｎ番地、外部測距光パルスについてＮ＋１番地〜２Ｎ番地と定めることもできる。
【００８２】
以上の動作を、光パルスが ｆ＝１５１５Ｈｚ の周波数で発射される度に繰り返される。なお、内部参照光パルス（ａ）のタイミングと、外部測距光パルス（ｂ）のタイミングの間で、サンプルホールド、ＡＤ変換、メモリ記憶の動作が行われなければならない。従って、次のような条件を満足する必要がある。
【００８３】
ｔＦーｔＳ ＞ ｔＡＤ＋ｔＳ／Ｈ＋ｔｍｅｍｏｒｙ    （５）
【００８４】
ｔＡＤ  ：ＡＤ変換に要する時間
ｔＳ／Ｈ ：サンプルホールドＩＣのセトリングタイム
ｔｍｅｍｏｒｙ  ：データをメモリに記憶させるための時間
【００８５】
また、受信されるパルスの組（内部参照光パルスと外部測距光パルス）と、バンドパスフィルタ１９０の出力信号の位相差は、毎回１周期のＮ分の１（Ｎ：整数、なお、本実施例では、Ｎ＝１０１）となる。従って、Ｎ＝１０１回で１周期分の測定となるが、２周期目以降は、得られたデータを加算器４００により前回のデータと加算され、１周期目と同一のアドレスに格納することにより、最終的には平均化される。
【００８６】
距離測定手段１４００が位相差方式の場合を図面に基いて説明する。図８は、本実施例である距離測定手段１４００の光学系を示すものである。
【００８７】
図８に示す様に本実施例の距離測定手段１４００は、レーザダイオード１と、コンデンサレンズ２と、コンデンサレンズ３と、一対の分割プリズム４１、４２と、光路切り替えチョッパ５と、内部光路６と、ＡＰＤ７１と、遅延用光ファイバー８と、プリズム９と、対物レンズ１０から構成されている。そして、コーナキューブ１１は、光波距離計本体から離れた位置に配置される測定対象物に該当するものであり、光パルスを反射する機能を有している。
【００８８】
レーザダイオード１とコンデンサレンズ２１、２２と発光側光ファイバー８１と分割プリズム４１とプリズム９と対物レンズ１０とが光学手段に該当する。
【００８９】
レーザダイオード１は光源部に該当するもので、本実施例のレーザダイオード１はパルスレーザダイオードが採用されており、比較的大きなピークパワーを持ち、デューティ比が０.０１％程度のパルス波を発生させることができる。光路 切り替えチョッパ５は光束を切り替えるものである。受光素子７は受光手段に該当するものであり、レーザダイオード１から発射されたパルス光線を受光できる素子であれば足りる。
【００９０】
遅延用光ファイバー８は光学的遅延手段の１つであり、遅延用光ファイバー８には、モード分散を防止するためにＧＩファイバを採用することが望ましい。
【００９１】
分割プリズム４１は、第１のハーフミラー４１１と第２のハーフミラー４１２とから構成されており、分割プリズム４２は、第１のハーフミラー４２１と第２のハーフミラー４２２とからなっている。レーザダイオード１側と分割プリズム４１の間は、発光側光ファイバー８１と遅延用光ファイバー８で結ばれている。更に分割プリズム４２と受光素子７側との間は、受光側光ファイバー８２で結ばれている。なお本実施例では、発光側光ファイバー８１の一部が、遅延用光ファイバー８を兼ねる様な構成となっている。
【００９２】
発光パルスがレーザダイオード１から発射されると、コンデンサレンズ２１、２２により発光側光ファイバー８１の入力端８１ａに結合される。発光側光ファイバー８１は、遅延用光ファイバー８と連設されているので、光パルスは、遅延用光ファイバー８内を進行し、分割プリズム４１に送られる。分割プリズム４１の第１のハーフミラー４１１を透過したパルス列は、光路切り替えチョッパ５を介して、外部測距光路に射出可能となっている。分割プリズム４１の第１のハーフミラー４１１で反射され、更に第２のハーフミラー４１２で反射されたパルスは、光路切り替えチョッパ５を介して、内部測距光路６に射出可能となっている。光路切り替えチョッパ５は、内部測距光路６と外部測距光路を切り替えるためのものである。従って、光路切り替えチョッパ５が外部測距光路を選択した場合には、光パルスはプリズム９で反射された後、対物レンズ１０により外部に射出される。
【００９３】
対物レンズ１０から射出されたパルスは、コーナキューブ１１で反射され、再び対物レンズ１０で受光されプリズム９に送られる。受光されたパルス列は、プリズム９で反射されて分割プリズム４２に送られ、分割プリズム４２の第１のハーフミラー４２１を透過した受信パルス光は、受光側光ファイバー８２の受光端８２ａに結合される。
【００９４】
なお光路切り替えチョッパ５が内部測距光路６を選択した場合には、発光パルスは、内部測距光路６を通って分割プリズム４２に送られる。そして光パルスは、分割プリズム４２に内蔵された第１のハーフミラー４２１と第２のハーフミラー４２２で反射され、受光側光ファイバー８２の受光端８２ａに結合される様になっている。
【００９５】
そして受光側光ファイバー８２の射出端８２ｂから射出された光パルスは、コンデンサレンズ３１、３２によりＡＰＤ７１に結合する様になっており、受光素子７で電流パルスに変換される様になっている。
【００９６】
なお図９は、レーザ勾配設定装置１０００の使用例を示すものであり、図１０に示す様に、レーザ勾配設定装置１０００の距離測定手段１４００が計測した距離データを表示部１９００に表示した状態を示すものである。
【００９７】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、基準光線を発し、水平軸を中心に傾動可能なスイングフレームに支持される基準レーザ光線発光器と、前記水平軸に設けられ、前記基準レーザ光線発光器の傾斜角を検出するための傾斜角検出器と、前記スイングフレームに設けられ、前記基準レーザ光線発光器を傾動して傾斜を設定するための傾斜設定傾動機構と、この傾斜設定傾動機構を駆動するための傾斜設定傾動機構駆動手段と、前記水平軸に更に吊設された傾動フレームと、この傾動フレームの傾斜を検出するための傾動フレーム傾斜検出手段と、前記傾動フレームに設けられた距離測定手段とを有し、この距離測定手段は、鉛直方向に測距光を射出することを特徴とするので、スタッフやレベルとベンチマークとを比較する作業を省略することができ、作業効率を向上させることができるという卓越した効果がある。
【００９８】
更に、スタッフを持つ人や、レベルを操作する作業員を必要とせず、経済的であるという効果がある。
【００９９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のレーザ勾配設定装置１０００を説明する示す図である。
【図２】本発明の実施例のレーザ勾配設定装置１０００を説明する示す図である。
【図３】本発明の実施例のレーザ勾配設定装置１０００の内部構成を説明する示す図である。
【図４】本発明の実施例のレーザ勾配設定装置１０００の内部構成を説明する示す図である。
【図５】本発明の実施例のレーザ勾配設定装置１０００の構成を説明する図である。
【図６】距離測定手段１４００の光学的構成を説明する図である。
【図７】距離測定手段１４００の電気的構成を説明する図である。
【図８】距離測定手段１４００の光学的構成を説明する図である。
【図９】本発明の実施例のレーザ勾配設定装置１０００を説明する図である。
【図１０】本発明の実施例のレーザ勾配設定装置１０００を説明する図である。
【図１１】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１０００  レーザ勾配設定装置
１４００  距離測定手段
２０００  ターゲット
３０００  専用スタンド
４０００  角材
５０００  レベル
６０００  スタッフ
【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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