(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービームが発散光として出射されるように鏡筒内に配置されたレーザ光源と、
発散しつつ進行する前記レーザビームの光路上に、互いに間隔をあけて平行に且つ前記光路に対して直交するように配置された２枚の平板状の透明部材と、
前記レーザビームの光路がその内部を通るように前記鏡筒内に配置されているとともに前記２枚の透明部材によりその内部が封止された筒状部材と、
この筒状部材内に第１材料からなる液体が充填されることにより形成された第１液層と、
前記第１材料と互いに不溶であり、前記第１材料よりも密度が小さく且つ屈折率が大きい第２材料からなる液体が前記筒状部材内に充填されることにより形成された第２液層と、
前記各透明部材を透過した発散光である前記レーザビームを集光するために前記鏡筒内に配置された正レンズと、
当該正レンズの光軸が鉛直方向を向いている場合に前記第１液層及び前記第２液層を通じて当該正レンズに関して前記レーザー光源の出射点と共役となる点上に焦点が位置するように、前記鏡筒内に配置された負レンズとを備え、
前記第１液層及び第２液層の屈折率をｎ1，ｎ2とし、前記正レンズ及び前記負レンズの焦点距離をそれぞれｆ3，ｆ4とし、前記レーザ光源から前記正レンズの主点までの距離をａとしたときに、
ｎ2−ｎ1＝（ａ−ｆ3）ｆ4／（ａｆ3）
の関係を有するレーザ測量装置。
【請求項２】
レーザービームが発散光として出射されるように鏡筒内に配置されたレーザ光源と、
発散しつつ進行する前記レーザビームの光路上に、互いに間隔をあけて平行に且つ前記光路に対して直交するように前記鏡筒内に配置された４枚以上の透明部材と、
前記レーザビームの光路がその内部を通るように前記鏡筒内に配置されているとともに前記各透明部材同士の間隙を密封して密閉空間を形成するために、前記各透明部材同士の側面間を覆う筒状部材と、
前記各密閉空間内に夫々形成された、第１材料の液体からなる第１液層，及び、前記第１材料に対して不溶であるとともに前記第１材料よりも密度が小さく且つ屈折率が大きい第２材料の液体からなる第２液層と、
前記各透明部材を透過した発散光である前記レーザビームを集光するために前記鏡筒内に配置された正レンズと、
当該正レンズの光軸が鉛直方向を向いている場合に前記第１液層及び前記第２液層を通じて当該正レンズに関して前記レーザー光源の出射点と共役となる点上に焦点が位置するように、前記鏡筒内に配置された負レンズとを備え、
前記各密閉痛感に形成された各第１液層の屈折率を前記レーザ光源側から順にそれぞれ、ｎ1，ｎ3，ｎ5，・・・とし、各第２液層の屈折率を前記レーザ光源側から順にそれぞれ、ｎ2，ｎ4，ｎ6，・・・とし、前記正レンズ及び前記負レンズの焦点距離をそれぞれｆ3，ｆ4とし、前記レーザ光源から前記正レンズの主点までの距離をａとしたときに、
ｎ2−ｎ1＋ｎ4−ｎ3＋ｎ6−ｎ5・・・＝（ａ−ｆ3）ｆ4／（ａｆ3）
の関係を有するレーザ測量装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームによる基準線を所定の面に対して水平方向または垂直方向に投射するレーザ測量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、土木、建築などの分野では、水平線や垂直線の墨出しを行うためのレーザ測量装置（いわゆるレーザプレーナ）が使用されている。このレーザ装置はレーザ光を出射する投光部を回転させてこのレーザ光を周方向に走査し、レーザ光の軌跡によって壁面などの被投射面に垂直または水平方向の基準線を投射するものである。
【０００３】
図２２は、従来のレーザ測量装置の構成を示す断面図である。この図２２は、水平方向へのレーザ光走査を行うためにレーザ測量装置を鉛直方向に立てた状態を示している。ハウジング８１内に納められた鏡筒８２は、レーザ測量装置の中心軸に沿ってその全体を貫通する中空のレーザ光光路８２ｂとこのレーザ光光路８２ｂから直角に分岐した中空のレーザ光光路８２ａとから構成されている。レーザ光光路８２ａ内には、その端面側からレーザダイオード８３，コリメータレンズユニット１０４，およびアナモプリズム８４が固定されている。そして、レーザ光光路８２ａおよび８２ｂの交点には、直角プリズム８５が固定されている。
【０００４】
レーザ光光路８２ｂ内には、図２２において直角プリズム８５から上方に向かって、前群レンズ８６および後群レンズ８７が固定されている。
鏡筒８２の上端部には、ペンタプリズム８９が納められた略円筒状の回転投光部８８が、レーザ光光路８２ｂに直交する面内で回転自在に取り付けられている。この回転投光部８８の上端面および側方には、それぞれ開口部が形成されている。
【０００５】
このような構成のレーザ測量装置において、レーザ光光路８２ａの端面に固定されたレーザダイオード８３からレーザビームＬ10が出射されると、そのレーザビームＬ10は直角プリズム８５において回転投光部８８側に９０゜反射され、前群レンズ８６および後群レンズ８７を透過してペンタプリズム８９に入射する。ペンタプリズム８９に入射したレーザビームＬ10は、第１反射面８９ａおよびこの第１反射面に対して４５°傾いた第２反射面８９ｂによって順次反射される。そして、第１反射面８９ａおよび第２反射面８９ｂで反射されたレーザビームＬ11は、光入射面８９ｄに対して直角をなしている光出射面８９ｃから出射される。
【０００６】
また、第１反射面８９ａには部分反射膜が形成されている。従って、一部のレーザビームＬ12がこの第１反射面８９ａを透過し、この第１反射面８９ａ上に固定された楔形プリズム９０を透過して回転投光部８８上端面の開口部から出射される。
【０００７】
そして、回転投光部８８がレーザ光光路８２ｂに直交する面内で回転されることにより、レーザビームＬ11は、回転投光部８８の回転軸を中心に回転する。従って、この回転軸に直交する基準平面がレーザビームＬ11により形成される。また、回転投光部８８の上端から出射されるレーザビームＬ12は天井などに測量基準点などを示すための基準スポットを形成する。
【０００８】
このように、レーザ測量装置から出射されたレーザビームＬ11は、壁面などに基準平面を形成するため、正確に水平に出射される必要がある。同様に、天井等に基準スポットを形成するレーザビームＬ12も正確に鉛直に出射される必要がある。よって、レーザ測量装置の使用時には、レーザビームＬ11が正確に水平方向に出射されるように、整準作業を行う必要がある。
【０００９】
以下、レーザビームＬ11が正確に水平に出射されるための整準機構を説明する。鏡筒８２の上端側には、半球面形状を有する膨出部９１が形成されており、ハウジング８１内に形成された摺動孔８１ａ内に当接した状態で保持されている。鏡筒８２のハウジング８１に対する保持は、この部分の接触によってのみなされているので、摺動孔８１ａ内で膨出部９１の半球面部分を回転させることにより、鏡筒８２全体をあらゆる方向に傾動させることができる。
【００１０】
また、ハウジング８１内には、レベル調整用モータ９８によって回転されるスクリュー９７が設けられている。このスクリュー９７には、ナット９９が螺合されている。このナット９９はスクリュー９７の回転に伴って上下動される。ナット９９の外面には、作動ピン１０１が突出形成されている。作動ピン１０１には膨出部９１に形成された駆動アーム９６と連通するピン１００が接触しており、これにより、膨出部９１のＸ方向（紙面内での回転方向）の回転が規制されている。
【００１１】
さらに、鏡筒８２内において直角プリズム８５の下方には、鏡筒８２のＸ方向の傾きを検出するＸ方向のチルトセンサ１０３が固定されている。このチルトセンサ１０３によって検知された傾きに応じてレベル調整用モータ９８の回転制御が行われ、これによって、スクリュー９７が回転される。するとこのスクリュー９７の回転に伴ってナット９９が上下動され、作動ピン１０１およびピン１００を介してリンクされた膨出部９１が、Ｘ方向に回転される。なお、Ｘ方向のチルトセンサの側方には、Ｙ方向（図面中鉛直方向に沿って紙面に直交する面内での回転方向）の傾きを検出するＹ方向のチルトセンサ１０２が固定されている。また、図面中には示されていないが、ハウジング８１内には、チルトセンサ１０２によって検出される傾きの大きさに応じて、膨出部９１のＹ方向の回転を規制するための機構もＸ方向と同様に設けられている。このようにして、鏡筒８２が常に鉛直方向を向くように、すなわち、レーザビームＬ11が常に水平に出射されるように調整される。従って、レーザビームＬ11は常に正確な基準面を形成することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のレーザ測量装置の構造では、レーザビームＬ11を水平に出射させるための整準作業は、レベル調整用モータ９８やスクリュー９７，ナット９９等を用いて鏡筒８２を傾けることにより行われている。このために、レーザ測量装置の構造が複雑になってしまうという問題があった。
【００１３】
また、従来のレーザ測量装置では、整準作業を行う際にレベル調整用モータ９８が用いられているため、消費電力が大きいという問題があった。
そこで、整準のための構造を簡単にすることができ、しかも整準作業を行うために電力を消費しないレーザ測量装置を提供することを、本発明の課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のレーザ測量装置の第１の態様は、レーザービームが発散光として出射されるように鏡筒内に配置されたレーザ光源と、発散しつつ進行する前記レーザビームの光路上に、互いに間隔をあけて平行に且つ前記光路に対して直交するように配置された２枚の平板状の透明部材と、前記レーザビームの光路がその内部を通るように前記鏡筒内に配置されているとともに前記２枚の透明部材によりその内部が封止された筒状部材と、この筒状部材内に第１材料からなる液体が充填されることにより形成された第１液層と、前記第１材料と互いに不溶であり、前記第１材料よりも密度が小さく且つ屈折率が大きい第２材料からなる液体が前記筒状部材内に充填されることにより形成された第２液層と、前記各透明部材を透過した発散光である前記レーザビームを集光するために前記鏡筒内に配置された正レンズと、当該正レンズの光軸が鉛直方向を向いている場合に前記第１液層及び前記第２液層を通じて当該正レンズに関して前記レーザー光源の出射点と共役となる点上に焦点が位置するように、前記鏡筒内に配置された負レンズとを備え、前記第１液層及び第２液層の屈折率をｎ1，ｎ2とし、前記正レンズ及び前記負レンズの焦点距離をそれぞれｆ3，ｆ4とし、前記レーザ光源から前記正レンズの主点までの距離をａとしたときに、
ｎ2−ｎ1＝（ａ−ｆ3）ｆ4／（ａｆ3）
の関係を有す。
【００１５】
すなわち、第１態様のレーザ測量装置に設けられた第１および第２の液層の界面は、重力により常に水平に保たれるので、鏡筒の軸が鉛直に対して傾いた場合には、これら各液層は楔として機能する。レーザビームは、この各液層を透過することにより、鏡筒の傾きの大きさに応じて屈曲されるため、常に鉛直方向に出射される。このため、従来のように複雑な機構の整準機構を用いずに、整準作業を行うことができるため、従来よりもレーザ測量装置の構造を簡素化することができる。また、本態様のレーザ測量装置は、モータ等の動力を用いずに整準作業を行うことができるため、整準作業のために電力を消費することがない。
【００２６】
また、本発明のレーザ測量装置の第２の態様は、レーザービームが発散光として出射されるように鏡筒内に配置されたレーザ光源と、発散しつつ進行する前記レーザビームの光路上に、互いに間隔をあけて平行に且つ前記光路に対して直交するように前記鏡筒内に配置された４枚以上の透明部材と、前記レーザビームの光路がその内部を通るように前記鏡筒内に配置されているとともに前記各透明部材同士の間隙を密封して密閉空間を形成するために、前記各透明部材同士の側面間を覆う筒状部材と、前記各密閉空間内に夫々形成された、第１材料の液体からなる第１液層，及び、前記第１材料に対して不溶であるとともに前記第１材料よりも密度が小さく且つ屈折率が大きい第２材料の液体からなる第２液層と、前記各透明部材を透過した発散光である前記レーザビームを集光するために前記鏡筒内に配置された正レンズと、当該正レンズの光軸が鉛直方向を向いている場合に前記第１液層及び前記第２液層を通じて当該正レンズに関して前記レーザー光源の出射点と共役となる点上に焦点が位置するように、前記鏡筒内に配置された負レンズとを備え、前記各密閉痛感に形成された各第１液層の屈折率を前記レーザ光源側から順にそれぞれ、ｎ1，ｎ3，ｎ5，・・・とし、各第２液層の屈折率を前記レーザ光源側から順にそれぞれ、ｎ2，ｎ4，ｎ6，・・・とし、前記正レンズ及び前記負レンズの焦点距離をそれぞれｆ3，ｆ4とし、前記レーザ光源から前記正レンズの主点までの距離をａとしたときに、
ｎ2−ｎ1＋ｎ4−ｎ3＋ｎ6−ｎ5・・・＝（ａ−ｆ3）ｆ4／（ａｆ3）
の関係を有す。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態によるレーザ測量装置を構成する投光装置の構成を示す断面図である。この図１は、水平方向へのレーザ光走査を行うためにレーザ測量装置を鉛直方向に立てたときの投光装置の状態を示している。
【００３４】
投光装置１１は、レーザ測量装置のハウジング（図示せず）内に固定された鏡筒１４と、ベアリング１９を介して鏡筒１４に対して回転自在かつ同軸に保持された回転投光部１５とから構成されている。回転投光部１５には、鏡筒１４に連通するとともにその回転軸と同軸に形成された中空のレーザビーム光路１５ａ，およびこのレーザビーム光路１５ａに連通するとともに端面方向および側方に開口を有するペンタプリズム収納部１５ｂが、形成されている。
【００３５】
（レーザ出射光学系）
鏡筒１４内の下端部には、レーザダイオード２１が固定されている。また、この鏡筒１４内には、レーザダイオード２１側から、コリメータレンズ２２およびビーム軸調整部２３が固定されている。また、回転投光部１５のペンタプリズム収容部１５ｂには、ペンタプリズム２７および楔形プリズム３０が固定されている。
【００３６】
レーザ光源としてのレーザダイオード２１は、レーザビームＬ0を出射する。コリメータレンズ２２は、レーザダイオード２１から出射されたレーザビームＬ0を平行光にするレンズである。コリメータレンズ２２を透過したレーザビームＬ1は、ビーム軸調整部２３を透過して、ペンタプリズム２７に入射する（ビーム軸調整部２３については、後に詳述する）。
【００３７】
ペンタプリズム２７は、回転投光部１５のペンタプリズム収容部１５ｂ内に、この回転投光部１５と一体に回転するように固定されている。このペンタプリズム２７は、レーザビームＬ1が入射する光入射面２７ｃと、この光入射面２７ｃに対して２２．５゜傾いているとともにこの光入射面２７ｃから入射したレーザ光が反射する第１反射面２７ａと、この第１反射面２７ａに対して４５゜傾いているとともにこの第１反射面２７ａで反射されたレーザビームを再度反射する第２反射面２７ｂと、光入射面２７ｃに対して直角をなしているとともに第２反射面２７ｂで反射されたレーザビームＬ3を出射する光出射面２７ｄとを有している。なお、第２反射面２７ｂには、図示せぬ増反射膜がアルミニウム蒸着によって形成されているので、この第２反射面２７ｂにおいてレーザビームは１００％内面反射する。一方、第１反射面２７ａには、反射率が７０〜８０％の部分透過膜が形成されている。従って、２０〜３０％のレーザビームＬ2がこの第１反射面２７ａを透過し、楔形プリズム３０を通って投光装置１２の上端から出射される。
【００３８】
ペンタプリズム２７の光出射面２７ｄから出射されたレーザビームＬ3は、ペンタプリズム収容部１５ｂの側方に開口した投光用窓１５ｃ，および図示せぬハウジングの窓を透過して出射される。このようにして出射されたレーザビームＬ3は、回転投光部１５ごとペンタプリズム２７がレーザビームＬ1に直交する面内で回転することにより、壁面などに垂直または水平方向の基準線を投射する。
【００３９】
（回転機構）
次に、回転投光部１５を鏡筒１４に対して回転させるための機構（回転手段）を説明する。ベアリング１９を介して鏡筒１４に対して回転自在に接続された回転投光部１５の外周面には、ギア３５が固定されている。一方、鏡筒１４の上端面には、外方に向けて突出させたブラケット３６が設けられている。このブラケット３６には、投光部回転用モータ３７が固定されており、この投光部回転用モータ３７の回転軸に取り付けられたピニオン３８が回転投光部１５のギア３５に噛み合っている。この投光部回転用モータ３７を回転させることにより、投光用窓１５ｃから出射されるレーザ光Ｌ3の出射方向が回転投光部１５の回転軸を中心に回転するので、この回転軸に直交する基準平面が形成される。
【００４０】
（整準機構）
前述したように、レーザビームＬ3によって壁面などに垂直または水平方向の基準線を投射するためには、レーザビームＬ3の出射方向が正確に調整されている必要がある。例えば、図１の状態においては、水平方向の基準線を投射するレーザビームＬ3が正確に水平に投射されなければならない。以下、このようなレーザビームＬ3の出射方向を調整するための整準機構について説明する。
【００４１】
図２は、図１のレーザ測量装置における整準機構を説明するための、鏡筒１４に固定された光学部材の一部を示す図である。ビーム軸調整部２３は、筒状部材４３、その光透過面が鏡筒１４の機械軸ｌz（回転投光部１５の回転軸と一致）に対して垂直となるように鏡筒１４内に保持され、かつ、この筒状部材４３の両開口縁を封止する２枚の平行ガラス４１，４２、および筒状部材４３内に互いに不溶な２種類の液体が充填されて形成された液層４４，４５からなる。このときの、液層４４，４５の密度をそれぞれｐ1，ｐ2とし、屈折率をそれぞれｎ11，ｎ12とすると、ｎ12−ｎ11＝１，ｐ1＞ｐ2の関係が成り立っている。なお、図２の状態では、図示せぬ測定装置が用いられることにより、鏡筒機械軸ｌzおよびレーザビームＬ0のビーム軸が正確に鉛直方向ｌ0を向くように調整されている。この状態において、液層４４・４５の界面は重力により常に水平に保たれている。よって、ビーム軸調整部２３を透過するレーザビームＬ1のビーム軸はレーザビームＬ0のビーム軸に一致して鉛直方向ｌ0を向いており、ペンタプリズム２７によって９０°屈曲されたレーザビームＬ3は水平方向を向いている。
【００４２】
図３は、鏡筒１４が、図２の状態からｘ方向（紙面内での回転方向）に＋Δθ°傾いた状態を示している（図３のｘ方向において、時計方向の向きを＋としている）。このように、鏡筒１４が鉛直方向ｌ0に対して傾いた状態であっても、液層４４・４５の界面は重力により常に水平に保たれている。なお、説明の都合上、図３では、各レーザビームＬ1〜Ｌ3のビーム軸は、ビーム軸平行調整部２３によってその向きが修正される前の状態が示されている。
【００４３】
図４は、ビーム軸調整部２３によって各レーザビームＬ1〜Ｌ3のビーム軸の向きが調整された状態を示す。上述したように、ビーム軸調整部２３の液層４４・４５の境界面は重力により水平に保たれているため、液層４４，４５はそれぞれ頂角がΔθ°の楔として機能する。従って、レーザビームＬ0は液層４４および液層４５により順次屈折される。
【００４４】
一般に、屈折率がｎで、頂角がΔα°の楔によって屈折される光の偏角Δα’°は、
Δα’＝Δα（ｎ−１）  ・・・（１）
で表される。図４では、屈折率ｎ11の液層４４を透過して液層４５に入射するレーザビームＬ0の偏角Δθ11’は、（１）式より、
Δθ11’＝Δθ（ｎ11−１）  ・・・（２）
である。すなわち、レーザビームＬ0は、液層４４を透過することにより、そのビーム軸がｘ方向に＋Δθ（ｎ11−１）°だけ、屈曲される。
【００４５】
同様に、屈折率がｎ12の液層４５を透過するレーザビームＬ1の入射ビームに対する偏角Δθ12’は、
Δθ12’＝Δθ（ｎ12−１）  ・・・（３）
となる。液層４５は、液層４４に対してｘ方向に逆向きにビーム軸の向きを屈曲させる。すなわち、レーザビームＬ1のビーム軸は、液層４５に入射するレーザビームＬ0に対してｘ方向に−Δθ（ｎ12−１）°だけ、屈曲される。
【００４６】
従って、ビーム軸調整部２３から出射されたレーザビームＬ1の、鏡筒機械軸ｌz（レーザビームＬ0）に対する偏角Δθ1’は、（２），（３）式より、
0003930158.tif 000002
ここで、ｎ12−ｎ11＝１の関係が成り立っているので、Δθ1’＝−Δθとなる。つまり、レーザビームＬ1のビーム軸は、鏡筒機械軸ｌzに対してｘ方向に−Δθ°だけ屈曲されて、鉛直方向ｌ0に出射されることとなる。
【００４７】
すなわち、本実施形態では、鏡筒１４の機械軸ｌzが鉛直方向ｌ0に対して傾いている場合でも、互いに不溶な液体を充填して形成されたビーム軸調整部２３の液層４４および液層４５の界面は常に水平に保たれるため、各液層４４、４５の頂角Δθが鏡筒機械軸ｌzの鉛直方向ｌ0に対する傾きΔθと常に等しくなることを利用している。このため、鏡筒１４が鉛直方向ｌ0に対して傾くことに起因するレーザビームＬ0のビーム軸の傾きを常に自動的に補正することができる。従って、従来のレーザ測量装置のように、鏡筒全体を傾けるための機構を用いずに整準作業を行うことができる。よって、レーザ測量装置の構造を従来よりも簡単にすることができる。また、本実施形態のレーザ測量装置に設けられたビーム軸調整部は動力を必要としないため、従来よりも消費電力の小さいレーザ測量装置を提供することができる。
【００４８】
〈第２実施形態〉
図５に、第２実施形態のレーザ測量装置における整準機構およびレーザ出射光学系の一部を示す。本第２実施形態は、第１実施形態のビーム軸調整部２３と同様な部材が鏡筒１４の機械軸ｌz方向に複数個連結されたビーム軸調整部を用いて整準を行うことを特徴とし、その他の部分を第１実施形態と同一とする。以下、図５を用いて本実施形態のレーザ測量装置のビーム軸調整部５０の構造を説明する。
【００４９】
平行ガラス５１，５２，および５６は、その光透過面が鏡筒機械軸ｌzに直交するように、互いに平行な位置関係で鏡筒１４内に保持されている。平行ガラス５１と平行ガラス５２との間に配置された筒状部材５３は、その両開口縁が各平行ガラス５１，５２によって封止されている。この筒状部材５３の内部には、互いに不溶な２種類の液体が充填されることにより、液層５４，５５が形成されている。同様に、平行ガラス５２と平行ガラス５６との間に配置された筒状部材５７は、その両開口縁が各平行ガラス５２，５６によって封止されている。この筒状部材５７の内部にも、筒状部材５３内部と同様に、互いに不溶な２種類の液体が充填されることにより、液層５８，５９が形成されている。これら各液層５４，５５，５８，および５９の密度および屈折率を表１に示す。なお、図６の状態では、図示せぬ測定装置が用いられることにより、鏡筒機械軸ｌzおよびレーザビームＬ0のビーム軸が正確に鉛直方向ｌ0を向くように調整されている。この状態において、液層５４・５５の界面および液層５８・５９の界面は重力により常に水平に保たれている。
【００５０】
【表１】
0003930158.tif 000003
ただし、表１において、各液層の屈折率および比重の間には、ｎ21＜ｎ22，ｎ23＜ｎ24，ｐ1＞ｐ2，ｐ3＞ｐ4，ｎ22−ｎ21＋ｎ24−ｎ23＝１という関係がそれぞれ成り立っている。
【００５１】
図６は、図５の状態から、鏡筒１４がｘ方向に＋Δθ°傾いた状態を示している。図６に示すように、鏡筒１４が鉛直方向ｌ0に対して傾いた状態であっても、液層５４・５５の界面および液層５８・５９の界面は常に水平に保たれている。なお、説明の都合上、各レーザビームＬ20〜Ｌ23のビーム軸は、ビーム軸調整部５０によってその向きが修正される前の状態が示されている。
【００５２】
図７は、ビーム軸調整部５０によって各レーザビームＬ20〜Ｌ23の向きが調整された状態を示す。上述したように、ビーム軸調整部２３の液層５４・５５の界面および液層５８・５９の界面は重力により水平に保たれているため、各液層５４，５５，５８，および５９は、それぞれ頂角がΔθの楔として機能する。
【００５３】
まず、レーザダイオード２１から出射され、コリメータレンズ２２によって平行光に変換されたレーザビームＬ20は、ビーム軸調整部５０の液層５４，５５によって順次屈曲される。このとき、液層５５を透過し、平行ガラス５２を介して液層５８に入射するレーザビームＬ21の、レーザビームＬ20に対する偏角Δθ21’は、（４）式より、
Δθ21’＝−Δθ（ｎ22−ｎ21）  ・・・（５）
となる。液層５５を透過したレーザビームＬ21は、各液層５８，５９によってさらに屈曲される。このとき、各液層５８，５９を透過したレーザビームＬ22の、レーザビームＬ21に対する偏角Δθ22’も、（５）式と同様に、
Δθ22’＝−Δθ（ｎ24−ｎ23）  ・・・（６）
で表される。よって、ビーム軸調整部５０を透過したレーザビームＬ22のレーザビームＬ20に対する偏角Δθ2’は、
0003930158.tif 000004
となる。前述したように、本実施形態では、ｎ22−ｎ21＋ｎ24−ｎ23＝１の関係が成り立っているので、Δθ2’＝−Δθとなる。つまり、レーザビームＬ22のビーム軸は、ビーム軸調整部５０により、レーザビームＬ20のビーム軸に対してｘ方向に−Δθ°だけ屈曲されて、鉛直方向ｌ0に出射されることとなる。
【００５４】
このように、本実施形態では、鏡筒１４が鉛直方向ｌ0に対して傾いている場合でも、互いに不溶な２種類の液体からなる層を複数重ね合わせて形成したビーム軸調整部５０の各液層５４・５５の界面および液層５８・５９の界面が常に水平に保たれるため、各液層５４，５５，５８，５９の頂角Δθが鏡筒機械軸ｌzの鉛直方向ｌ0に対する傾きΔθと常に等しくなることを利用している。よって、鏡筒１４の鉛直方向ｌ0からの傾きによるレーザビームＬ20のビーム軸の傾きを常に自動的に補正することができる。従って、第１実施形態と同様に、従来よりも整準のための構造を簡素化することができ、しかも消費電力量の小さいレーザ測量装置を提供することができる。また、本実施形態では４層の液層を介してレーザビームＬ22のビーム軸の向きを調整している。このため、液層５４，５５の屈折率の差や、液層５８，５９の屈折率の差が比較的小さい場合でも、ビーム軸の向きを補正することができるので、各液層に用いる材料の選択の幅を広げることができる。
【００５５】
なお、この第２実施形態では、４層の液層によりレーザビームＬ22のビーム軸の向きを調整しているが、これに限らず、さらに多くの液層が積層されたビーム軸調整部を用いて、レーザビームＬ22のビーム軸の向きを調整してもよい。図８に、第２実施形態の変形例のレーザ測量装置における整準機構およびレーザ出射光学系の一部を示す。図８に示すビーム軸調整部５０’は、図５のビーム軸調整部５０の平行ガラス５６上に、さらに、平行ガラス６１と、２枚の平行ガラス５６，６１によってその両開口縁が封止された筒状部材５６と、この筒状部材５６内に互いに不溶な液体が充填されることによって形成された液層６８，６９からなるユニットが積層されたものである。このビーム軸調整部５０’の各液層５４，５５，５８，５９の屈折率および密度は表１に示すとおりである。また、表１に示される各液層上に積層された液層６８，６９，・・・の屈折率は、ｎ25，ｎ26，・・・であり、密度は、ｐ5，ｐ6，・・・である。ここで、ｎ25＜ｎ26，ｐ5＞ｐ6の関係が成り立っており、さらに積層された各液層についても、同様の関係が成り立っているものとする。このとき、各液層の屈折率の間には、ｎ22−ｎ21＋ｎ24−ｎ23＋ｎ26−ｎ25・・・＝１の関係が成り立っている。
【００５６】
このような構成のビーム軸調整部５０’をレーザ測量装置に適用した場合でも、ビーム軸調整部５０を用いた場合と同様に、レーザダイオード２１から出射され、ビーム軸調整部５０’を透過したレーザビームＬ22のビーム軸が鉛直方向ｌ0を向くように調整することができる。
【００５７】
〈第３実施形態〉
図９に、本発明の第３実施形態のレーザ測量装置における整準機構およびレーザ出射光学系の一部を示す。本第３実施形態は、第１実施形態のビーム軸調整部２３と同様なビーム軸調整部６０を備える。本実施形態では、筒状部材４３内に互いに不溶な２種類の液体が充填されることにより、液層６４，６５が形成されている。ここで、液層６４および６５の屈折率をそれぞれｎ31，ｎ32とし、密度をそれぞれｐ1，ｐ2とすると、ｎ31＜ｎ32，ｐ1＞ｐ2の関係が成り立つ。また、本実施形態では、鏡筒１４内において、ビーム軸調整部６０の上方に固定された正レンズ６６および負レンズ６７の焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とすると、これら各レンズ６６，６７の焦点距離ｆ１，ｆ２と各液層６４，６５の屈折率ｎ31，ｎ32との間には、（８）式の関係が成立している。なお、この図９の状態では、図示せぬ測定装置が用いられることにより、鏡筒機械軸ｌzおよびレーザビームＬ30のビーム軸が正確に鉛直方向ｌ0を向くように調整されている。
【００５８】
ｆ２＝（ｎ32−ｎ31）ｆ１  ・・・（８）
図１０は、鏡筒１４が、図２の状態からｘ方向に＋Δθ°傾いた状態を示している。図１０に示すように、鏡筒１４が鉛直方向ｌ0に対して傾いた状態であっても、液層６４・６５の界面は常に水平に保たれている。なお、説明の都合上、各レーザビームＬ30〜Ｌ34のビーム軸は、ビーム軸調整部６０によってその向きが修正される前の状態を示している。
【００５９】
図１１は、ビーム軸調整部６０によって各レーザビームＬ30〜Ｌ34のビーム軸の向きが調整された状態を示す。また、図１２は、このときの各レンズ６６，６７を透過するレーザビームＬ31〜Ｌ33のビーム軸の状態を表す光学図である。上記各実施形態と同様、ビーム軸調整部６０の液層６４・６５の界面は重力により常に水平に保たれているため、各液層６４，６５は、それぞれ頂角がΔθ°の楔として機能する。まず、レーザダイオードから出射され、コリメータレンズ２２によって平行光に変換されたレーザビームＬ30は、ビーム軸調整部６０の液層６４，６５によって順次屈曲される。このときの、各液層６４，６５によって屈曲されたレーザビームＬ31のレーザビームＬ30に対する偏角Δθ3’は、第１実施形態の（４）式と同様に、
Δθ3’＝−Δθ（ｎ32−ｎ31）  ・・・（４’）
で表される。
【００６０】
ビーム軸調整部６０を透過したレーザビームＬ31は、鏡筒機械軸ｌzに対してΔθ3’°だけ傾いた状態で、正レンズ６６に入射する。このため、正レンズ６６を透過したレーザビームＬ32の集光点は、レンズ６６の焦点Ｆからａだけ離れた点Ｆ１に位置する。ここで、レーザビームＬ32の集光点Ｆ１のレンズ６６の焦点Ｆからの距離ａは、図１２より、
ａ＝ｆ１×ｔａｎ（Δθ3’）  ・・・（９）
と表される。
【００６１】
レーザビームＬ32は、レンズ６７により再び平行ビームであるレーザビームＬ33に変換される。このとき、レンズ６７より出射されるレーザビームＬ33のビーム軸は、レンズ６６によるレーザビームＬ32の集光点Ｆ１と、レンズ６７の主点Ｈとを結ぶ線に平行となる。従って、レーザビームＬ33のビーム軸の鏡筒機械軸ｌzに対する傾きをΔωとすると、図１０より、次式の関係が成り立つ。
【００６２】
ｔａｎ（Δω）＝ａ／ｆ２  ・・・（１０）
ここで、ω≒０のとき、ｃｏｓω≒１，ｓｉｎω≒ωであるので、ｔａｎω＝ｓｉｎω／ｃｏｓω≒ω／１＝ω  ・・・（１１）となる。この関係を用いると、（９），（１０）式は次のように変形される。
【００６３】
Δθ3’＝ａ／ｆ１  ・・・（１２）
Δω＝ａ／ｆ２  ・・・（１３）
（１２），（１３）式より、
Δθ3’＝Δω×ｆ２／ｆ１
である。これに（４’）式を代入すると、
−Δθ（ｎ32−ｎ31）＝Δω×ｆ２／ｆ１  ・・・（１４）
また、（８）式より、（ｎ32−ｎ31）＝ｆ２／ｆ１なので、これを（１４）式に代入すると、
−Δθ（ｆ２／ｆ１）＝Δω×ｆ２／ｆ１
すなわち、Δω＝−Δθとなる。
【００６４】
よって、レンズ６７から出射されたレーザビームＬ33のビーム軸は、鏡筒機械軸ｌzに対してｘ方向に−Δθ°傾くので、このレーザビームＬ33は鉛直方向ｌ0に出射される。従って、鏡筒１４の傾きによるレーザビームＬ30の鉛直方向ｌ0からの傾きを補正することができる。
【００６５】
このように、本実施形態では、上述した第１実施形態と同様なビーム軸調整部６０を用い、このビーム軸調整部６０の液層６４，６５の屈折率ｎ31，ｎ32と、ビーム軸調整部６０よりもペンタプリズム２７側に設けられた正レンズ６６および負レンズ６７の焦点距離ｆ１，ｆ２とが、（８）式の関係を満たすように各値を設定している。これにより、負レンズ６７から出射されるレーザビームＬ33のビーム軸が常に鉛直方向ｌ0に向くように自動的に調整することができる。従って、上記各実施形態と同様に、従来よりも整準のための構造を簡素化することができ、しかも消費電力量の小さいレーザ測量装置を提供することができる。
【００６６】
〈第４実施形態〉
図１３は、本発明の第４実施形態のレーザ測量装置における整準機構およびレーザ光学系の一部を示す。本第４実施形態は第２実施形態のビーム軸調整部と同様な構造のビーム軸調整部を用いて整準を行うことを特徴とし、その他の部分を第３実施形態と同一とする。第２実施形態と同様に、本実施形態のビーム軸調整部７０は、平行ガラス５１，５２によってその開口縁が封止された筒状部材５３内に互いに不溶な２種類の液体が充填されて形成された液層７１，７２と、平行ガラス５２，５６によってその開口縁が封止された筒状部材５７内に互いに不溶な２種類の液体が充填されて形成された液層７３，７４とを有している。これら各液層７１〜７４の密度および屈折率を表２に示す。なお、この図１３の状態では、図示せぬ測定装置が用いられることにより、鏡筒機械軸ｌzおよびレーザダイオード２１から出射されたレーザビームＬ40のビーム軸が正確に鉛直方向ｌ0を向くように調整されている。
【００６７】
【表２】
0003930158.tif 000005
但し、表２において、各液層の屈折率及び比重の間には、ｎ41＜ｎ42，ｎ43＜ｎ44，ｐ1＞ｐ2，ｐ3＞ｐ4という関係が、それぞれ成り立っている。また、本実施形態では、鏡筒１４内において、ビーム軸調整部７０の上方に固定された正レンズ６６および負レンズ６７の焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とすると、次式の関係が成立している。
【００６８】
ｆ２＝（ｎ42−ｎ41＋ｎ44−ｎ43）ｆ１  ・・・（１５）
図１４は、第４実施形態において、鏡筒１４が鉛直方向ｌ0に対してｘ方向に＋Δθ°傾いた状態を示している。図１３に示すように、鏡筒１４が鉛直方向ｌ0に対して傾いた状態であっても、ビーム軸調整部７０の液層７１・７２の界面および液層７３・７４の界面は、重力により常に水平に保たれている。なお、この図１４において、各レーザビームＬ40〜Ｌ43のビーム軸は、ビーム軸調整部７０によってその向きが修正される前の状態を示している。
【００６９】
図１５は、ビーム軸調整部７０によって各レーザビームＬ40〜Ｌ44のビーム軸の向きが調整された状態を示す。以下、図１２および図１５を用いて、ビーム軸調整部７０によるレーザビームＬ43の出射方向の調整方法を説明する。第４実施形態において、液層７１・７２の境界面および液層７３・７４の境界面が重力により水平に保たれることにより、上述の各実施形態と同様に、各液層７１〜７４がそれぞれ頂角Δθ°の楔として機能する。
【００７０】
まず、レーザダイオードから出射され、コリメータレンズ２２によって平行光に変換されたレーザビームＬ40は、ビーム軸調整部７０の各液層７１〜７４によって順次屈折される。このときのビーム軸調整部７０から出射されたレーザビームＬ41のレーザビームＬ40に対する偏角Δθ4’は、第２実施形態の（７）式より、次式のように表される。
【００７１】
Δθ4’＝−Δθ（ｎ42−ｎ41＋ｎ44−ｎ43）  ・・・（７’）
ビーム軸調整部７０を透過したレーザビームＬ41は、鏡筒機械軸ｌzに対してΔθ4’°だけ傾いた状態で、レンズ６６に入射する。このため、レンズ６６を透過したレーザビームＬ42の集光点Ｆ２は、第３実施形態と同様に、レンズ６６の焦点Ｆからａだけ離れた位置となる。ここで、レーザビームＬ42のレンズ６６の焦点Ｆからの距離ａは、図１２および（９）式より、
ａ＝ｆ１×ｔａｎ（Δθ4’）  ・・・（９’）
レーザビームＬ42は、レンズ６７により再び平行ビームであるレーザビームＬ43に変換される。このとき、レンズ６７より出射されるレーザビームＬ43のビーム軸の鏡筒機械軸ｌzに対する傾きをΔωとすると、（１０）式の関係が成り立つ。
【００７２】
ここで、第３実施形態と同様に、（１１）式の関係を用いて（９’），（１０）式を変形すると、
Δθ4’＝Δω×ｆ２／ｆ１  ・・・（１６）
となる。
【００７３】
この（１６）式に（７’）式を代入すると、
−Δθ（ｎ42＋ｎ44−ｎ41−ｎ43）＝Δω×ｆ２／ｆ１  ・・・（１７）
となる。そして、（１５），（１７）式より、Δω＝−Δθの関係が導かれる。
【００７４】
よって、レンズ６７から出射されたレーザビームＬ43のビーム軸は、鏡筒機械軸ｌzに対してｘ方向に−Δθ°傾くので、レーザビームＬ43は鉛直方向ｌ0に出射される。従って、鏡筒１４の傾きによるレーザビームＬ40の鉛直方向ｌ0からの傾きを補正することができる。
【００７５】
このように、本実施形態によれば、上記各実施形態と同様に、従来よりも整準のための構造を簡素化することができ、しかも消費電力の小さいレーザ測量装置を提供することができる。
【００７６】
なお、この第４実施形態では、４層の液層によりレーザビームＬ43のビーム軸の向きを調整しているが、これに限らず、さらに多くの液層が積層されたビーム軸調整部を用いて、ビーム軸Ｌ43の向きを調整してもよい。図１６に、第４実施形態の変形例のレーザ測量装置における整準機構およびレーザ出射光学系の一部を示す。図１６に示すビーム軸調整部７０’は、図１３に示すビーム軸調整部７０の平行ガラス５６上に、さらに、平行ガラス７７と、２枚の平行ガラス５６，７７によってその両開口縁が封止された筒状部材７８と、この筒状部材７８内に互いに不溶な液体が充填されることにより形成された液層７５，７６からなるユニットが積層されたものである。このビーム軸調整部７０’の各液層７１〜７４の屈折率および密度は表２に示すとおりである。また、表２に示される各液層上に積層された液層７５，７６，・・・の屈折率は、ｎ45，ｎ46，・・・であり、密度はｐ5，ｐ6，・・・である。ここで、ｎ45＜ｎ46，ｐ5＞ｐ6の関係が成り立っており、さらに積層された液層についても、同様の関係が成り立つものとする。このとき、各液層の屈折率および各レンズ６６，６７の焦点距離の間には、ｆ２＝（ｎ42−ｎ41＋ｎ44−ｎ43＋ｎ46−ｎ45・・・）ｆ１の関係が成り立っている。
【００７７】
このような構成のビーム軸調整部７０’をレーザ測量装置に適用した場合でも、ビーム軸調整部７０を用いた場合と同様に、レーザダイオード２１から出射され、ビーム軸調整部７０’，正レンズ６６，および負レンズ６７を透過したレーザビームＬ43が鉛直方向ｌ0に出射されるよう調整することができる。
【００７８】
〈第５実施形態〉
図１７は、第５実施形態のレーザ測量装置における整準機構およびレーザ出射光学系の一部を示す。本実施形態は、レーザダイオードから出射されたレーザビームを、平行光に変換することなく直接ビーム軸調整部に入射させ、ビーム軸調整部を透過した後のレーザビームを平行光に変換することを特徴とし、その他の部分を第１実施形態と同一とする。
【００７９】
本実施形態のレーザ測量装置の鏡筒１４内には、鏡筒１４端部に固定されたレーザダイオード２１側から、ビーム軸調整部８０，正レンズ１１６，および負レンズ１１７が固定されている。ビーム軸調整部８０は第１実施形態と同様な構造を有しており、各平行ガラス４１，４２によってその両開口縁が封止された筒状部材４３内には、互いに不溶な２種類の液体が充填されることにより、液層１１１，１１２が形成されている。これら各液層１１１，１１２の屈折率はそれぞれｎ51，ｎ52（但し、ｎ51＜ｎ52）であり、密度はそれぞれｐ1，ｐ2（但し、ｐ1＞ｐ2）である。なお、この図１７の状態では、図示せぬ測定装置が用いられることにより、鏡筒機械軸ｌzおよびレーザダイオード２１から出射されるレーザビームＬ50のビーム軸が正確に鉛直方向ｌ0を向くように調整されている。また、本実施形態では、正レンズ１１６および負レンズ１１７の焦点距離をそれぞれｆ３，ｆ４とすると、（１８）式の関係が成り立っている。
【００８０】
ｎ51−ｎ52＝（ａ−ｆ３）ｆ４／（ａｆ３）  ・・・（１８）
図１８は、図１７の状態から、鏡筒１４がｘ方向に＋Δθ°傾いた状態を示している。前述した第１実施形態と同様、鏡筒１４が鉛直方向ｌ0に対して傾いた状態であっても、ビーム軸調整部８０の液層１１１，１１２の界面は重力により常に水平に保たれている。なお、この図１８において、各レーザビームＬ50〜Ｌ54のビーム軸は、ビーム軸調整部８０によってその向きが修正される前の状態を示している。
【００８１】
図１９は、ビーム軸調整部８０によって各レーザビームＬ50〜Ｌ54のビーム軸の向きが調整された状態を示す。また、図２０は、図１９の状態での各レンズ１１６，１１７を透過するレーザビームのビーム軸の状態を示す図である。上記各実施形態と同様に、ビーム軸調整部８０の液層１１１・１１２の界面は重力により常に水平に保たれているため、各液層８１，８２はそれぞれ頂角がΔθ°の楔として機能する。
【００８２】
まず、レーザダイオード２１から出射されたレーザビームＬ50は、ビーム軸調整部８０の液層１１１，１１２によって順次屈折される。このときの、ビーム軸調整部８０によって屈曲されたレーザビームＬ52のレーザビームＬ50に対する偏角Δθ5’は、第１実施形態の（４）式と同様に、以下のように表される。
【００８３】
Δθ5’＝−Δθ（ｎ52−ｎ51）  ・・・（１９）
ビーム軸調整部８０を透過したレーザビームＬ51は、鏡筒機械軸ｌzに対してΔθ5’°だけ傾いた状態で、正レンズ１１６に入射する。このため、正レンズ１１６を透過したレーザビームＬ52の集光点Ｆ２は、鏡筒機械軸ｌzからｃ２だけ離れた点に位置する。正レンズ１１６の主点Ｈ２から負レンズ８７の焦点Ｆ３までの距離をｂとすると、このレーザビームＬ52の集光点Ｆ２の鏡筒機械軸ｌzからの距離ｃ２は、図２０より、
ｃ２＝ｂ×ｔａｎ（Δθ5’）  ・・・（２０）
と表される（但し、ｂは正レンズ１１６の主点Ｈ２から負レンズ１１７の焦点Ｆ３までの距離である）。レーザビームＬ52は、負レンズ１１７により平行ビームに変換される。このとき、負レンズ１１７より出射されるレーザビームＬ53のビーム軸は、レーザビームＬ53の集光点Ｆ２と負レンズ１１７の主点Ｈ３とを結ぶ線に平行となる。従って、レーザビームＬ53のビーム軸の鏡筒機械軸ｌzに対する傾きをΔω°とすると、
Δω＝ｔａｎ-1（ｃ２／ｆ４）  ・・・（２１）
となる。このΔωの値が−Δθ°となる場合に、レーザビームＬ53が鉛直に出射されることとなる。
【００８４】
ここで、Δω＝−Δθと仮定する。まず、レーザダイオード２１からレンズ１１６の主点Ｈ２までの距離をａとし、この主点Ｈ２から負レンズ１１７の焦点Ｆ３までの距離をｂとすると、一般に次式が成り立つ。
【００８５】
（１／ａ）＋（１／ｂ）＝（１／ｆ３）  ・・・（２２）
この（２２）式を変形すると、
ｂ＝ａｆ３／（ａ−ｆ３）  ・・・（２３）
となる。また、図２０より、
ｔａｎ（Δθ5’）＝ｃ２／ｂ  ・・・（２４）
ｔａｎ（Δω）＝ｔａｎ（−Δθ）＝ｃ２／ｆ４  ・・・（２５）
がそれぞれ成り立つ。
【００８６】
（２３）〜（２５）式より、
0003930158.tif 000006
となる。このとき、ｔａｎ（Δθ5’）／ｔａｎ（−Δθ）≒Δθ5’／（−Δθ）（（１１）式より）が成り立つので、（２６）式は次式のように変形される。
【００８７】
Δθ5’／（−Δθ）＝（ａ−ｆ３）ｆ４／（ａｆ３）  ・・・（２７）
（１９）式より、Δθ5’／（−Δθ）＝ｎ52−ｎ51なので、これを（２７）式に代入すると、
ｎ52−ｎ51＝（ａ−ｆ３）ｆ４／（ａｆ３）  ・・・（２８）
すなわち、本実施形態において、負レンズ１１７から出射されるレーザビームＬ53のビーム軸が、鏡筒機械軸ｌzに対してｘ方向に−Δθ°だけ屈曲され、正確に鉛直方向ｌ0を向くためには、上記（２８）式を満たすように各パラメータを設定すればよい。ここでは、（１８）式においてこれらの関係が満たされているので、図１９に示すように、レーザビームＬ53はそのビーム軸が鉛直方向ｌ0を向くように出射される。
【００８８】
このように、本実施形態では、レーザダイオード２１から出射されたレーザビームＬ50を平行光に変換することなくビーム軸調整部８０に入射させ、ビーム軸調整部８０の各液層１１１，１１２が楔として機能することによって屈曲されたレーザビームＬ51を、正レンズ１１６及び負レンズ１１７によってビーム径の大きさを調整するとともに平行光に変換し、なおかつ負レンズ１１７から出射されるレーザビームのビーム軸の向きを調整している。このため、上述した各実施形態と同様に従来よりも整準のための構造を簡素化することができ、しかも消費電力量の小さいレーザ測量装置を提供することができる。また、本実施形態では、上述した他の各実施形態よりも使用する光学部材の数を減少させることができる。
【００８９】
なお、この第５実施形態では、２層の液層によりレーザビームＬ53のビーム軸の向きを調整しているが、これに関わらず、さらに多くの液層が積層されたビーム軸調整部を用いて、レーザビームＬ53のビーム軸の向きを調整しても良い。図２１に、第５実施形態の変形例のレーザ測量装置における整準機構およびレーザ出射光学系の一部を示す。図２１に示すビーム軸調整部８０’は、図１７のビーム軸調整部８０の平行ガラス４２上に、さらに、平行ガラス１１８と、２枚の平行ガラス４２，１１８によってその両開口縁が封止された筒状部材１１９と、この筒状部材１１９内に互いに不溶な液体が充填されることによって形成された液層１１３，１１４とからなるユニットが積層されたものである。このビーム軸調整部８０’の各液層１１１，１１２の屈折率および密度は、前述した通りである。また、液層１１３，１１４，・・・の屈折率は、ｎ53，ｎ54，・・・であり、密度は、ｐ3，ｐ4，・・・である。ここで、ｎ53＜ｎ54，ｐ3＞ｐ4の関係が成り立っており、さらに積層された各液層についても、同様の関係が成り立っているものとする。このとき、各液層の屈折率および各レンズ１１６，１１７の焦点距離等の間には次式の関係が成り立っている。
【００９０】
ｎ52−ｎ51＋ｎ54−ｎ53・・・＝（ａ−ｆ３）ｆ４／（ａｆ３）
このような構成のビーム軸調整部５０’をレーザ測量装置に適用した場合でも、ビーム軸調整部８０’および各レンズ１１６，１１７を透過したレーザビームＬ53が鉛直方向ｌ0に出射されるように調整することができる。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、複雑な整準機構を必要とせず、レーザ測量装置の構造を簡素化することができる。また、モータ等の動力を必要としないため、従来よりも消費電力の小さいレーザ測量装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態によるレーザ測量装置を構成する投光装置の構成を示す断面図
【図２】  本発明の第１実施形態によるレーザ測量装置の整準機構を説明するための図
【図３】  図２の状態からレーザビームＬ10のビーム軸がｘ方向に＋Δθ°傾いた状態を示す図
【図４】  図３の状態からビーム軸調整部２３によって整準作業が行われた様子を示す図
【図５】  本発明の第２実施形態によるレーザ測量装置の整準機構を説明するための図
【図６】  図５の状態からレーザビームＬ20のビーム軸がｘ方向に＋Δθ°傾いた状態を示す図
【図７】  図６の状態からビーム軸調整部５０によって整準作業が行われた様子を示す図
【図８】  本発明の第２実施形態の変形例によるレーザ測量装置の整準機構を説明するための図
【図９】  本発明の第３実施形態によるレーザ測量装置の整準機構を説明するための図
【図１０】  図９の状態からレーザビームＬ30のビーム軸がｘ方向に＋Δθ°傾いた状態を示す図
【図１１】  図９の状態からビーム軸調整部６０によって整準作業が行われた様子を示す図
【図１２】  図１１の状態における各レンズ６６，６７を透過する各レーザビームのビーム軸を示す光学図。
【図１３】  本発明の第４実施形態によるレーザ測量装置の整準機構を説明するための図
【図１４】  図１３の状態からレーザビームＬ40のビーム軸がｘ方向に＋Δθ°傾いた状態を示す図
【図１５】  図１３の状態からビーム軸調整部７０によって整準作業が行われた様子を示す図
【図１６】  本発明の第４実施形態の変形例によるレーザ測量装置の整準機構を説明するための図
【図１７】  本発明の第５実施形態によるレーザ測量装置の整準機構を説明するための図
【図１８】  図１７の状態からレーザビームＬ50のビーム軸がｘ方向に＋Δθ°傾いた状態を示す図
【図１９】  図１７の状態からビーム軸調整部８０によって整準作業が行われた様子を示す図
【図２０】  図１９の各レンズ６６，６７を透過する各レーザビームのビーム軸の状態を示す光学図
【図２１】  本発明の第５実施形態の変形例によるレーザ測量装置の整準機構を説明するための図
【図２２】  従来技術のレーザ測量装置の構造を示す断面図
【符号の説明】
１４  鏡筒
２１  レーザダイオード
２２  コリメータレンズ
２３，５０，６０，７０，８０，５０’，７０’，８０’  ビーム軸調整部
２５，６７，１１７  負レンズ
２６，６６，１１６  正レンズ
２７  ペンタプリズム
４１，４２，５１，５２，５６，６１，７７，１１８  平行ガラス
４３，５３，５７，６２，７８，１１９  筒状部材
４４，４５，５４，５５，５８，５９，６４，６５，６８，６９，７１〜７６，１１１〜１１４  液層
【図１】
0003930158.tif 000007
【図２】
0003930158.tif 000008
【図３】
0003930158.tif 000009
【図４】
0003930158.tif 000010
【図５】
0003930158.tif 000011
【図６】
0003930158.tif 000012
【図７】
0003930158.tif 000013
【図８】
0003930158.tif 000014
【図９】
0003930158.tif 000015
【図１０】
0003930158.tif 000016
【図１１】
0003930158.tif 000017
【図１２】
0003930158.tif 000018
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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