(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体上を垂直軸周りに回動する托架部と、この托架部上にあり、前記垂直軸に直交する水平軸を回動部として回動するレーザー投光部を具備するレーザー装置本体であって、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と同軸方向にレーザー光を照射するための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ、回動して前記水平軸に平行なレーザー平面を形成するための回動照射部と、前記托架部に設けられ、前記レーザー投光部より照射されたレーザー光を再び該レーザー投光部に反射させるための光路形成手段と、この光路形成手段に設けられた光軸の第１の補正をするための液体表面反射コンペンセータと、前記レーザー投光部に設けられ、光軸の第２の補正をするための角倍率縮小手段とを具備し、前記光路形成手段に照射されたレーザー光は、前記第１の補正の後、再び前記レーザー投光部に反射され、更に該レーザー投光部において前記第２の補正を行うことにより、前記回動照射部に向けて反射するレーザー光軸の、前記托架部と前記レーザー投光部の軸ガタによる誤差を補正するレーザーレベル装置。
【請求項２】
前記托架部の傾きを検出するための傾斜センサを具備している請求項１記載のレーザーレベル装置。
【請求項３】
前記液体表面反射コンペンセータは、２軸方向の補正を行う光学手段を有する請求項１又は請求項２記載のレーザーレベル装置。
【請求項４】
前記液体表面反射コンペンセータと前記角倍率縮小手段とにより、前記回動照射部に向けてレーザー光軸を、水平軸と直交する方向に補正する請求項１又は請求項２記載のレーザーレベル装置。
【請求項５】
前記液体表面反射コンペンセータの入射と出射の光路上に、前記角倍率縮小手段が配置されている請求項１又は請求項２記載のレーザーレベル装置。
【請求項６】
前記回動照射部には、回動を検出するための回転角検出器が設けられ、前記レーザー投光部の回動方向に往復走査のレーザー平面を形成する請求項１又は請求項２記載のレーザーレベル装置。
【請求項７】
托架部には、垂直軸周りの回動を検出するための第１の回転角検出器が設けられ、前記レーザー投光部には、水平軸周りの回動を検出するための第２の回転角検出部が設けられている請求項１又は請求項２記載のレーザーレベル装置。
【請求項８】
傾斜設定のデータと、前記第１の回転角検出部と、前記第２の回転角検出部との角度検出に基づいて、所定方向の傾斜面にレーザー光を照射する請求項１又は請求項２記載のレーザーレベル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザー光による測定基準線や基準平面を形成することのできるレーザー測量機に係わり、特に、水平基準線及び基準平面のみならず、水平面に対して所定の角度傾斜した基準線や基準平面を形成することのできるレーザーレベル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の傾斜設定可能な回転レーザー装置には、レーザー投光部が自在に傾斜できる様に、ジンバル又は球面で支持される構造のものや、垂直軸及び水平軸上にレーザー投光部が支持されるものがある。
【０００３】
ここで図１０に基づいて、レーザー投光部が、球面で支持される構造のものを説明する。レーザー投光部９１００は、球面で支持されており、レーザー投光部９１００に設けられた回転照射部９２００から、レーザー光が基準平面上に回転照射される様に構成されている。なお回転照射部９２００は、モータ９２５０により駆動されている。
【０００４】
レーザー投光部９１００は、直交する２方向に伸びるアーム９３００（１方向が図示せず）をモータ９３５０により駆動される上下機構で上下させることにより、１方向又は２方向に傾斜可能に構成されている。このレーザー投光部９１００は、本体に形成された２個の傾斜センサ９４１０、９４２０とにより、整準されている。そしてレーザー投光部９１００は、整準された後に所定の方向に傾斜設定される。
【０００５】
この傾斜設定は、例えば、設定傾斜角度を直接、又は２個の傾斜センサ９４１０、９４２０の出力をモータのパルス数に換算し、演算された角度に基づいて、モータ９３５０を駆動させることにより設定することができる。なお、適宜の傾斜検出器を採用することができる。そして、レーザー投光部９１００を１方向のみ傾斜させれば、所定の方向に対する傾斜面を形成し、レーザー投光部９１００を２方向傾斜させれば、複合傾斜面を形成することができる。
【０００６】
次に図１１に基づいて、レーザー投光部９１００が垂直軸及び水平軸上で支持される構成を説明する。垂直軸周りに回動する托架部９５００と、托架部９５００上の水平軸周りに回動するレーザー投光部９１００とから構成されている。
このレーザー投光部９１００上には、回転照射部９２００が設けられ、基準平面上にレーザー光を回転照射することができる。そして、レーザー投光部が球面で支持される構成と同様に、適宜の整準手段により整準されている。
【０００７】
レーザー投光部９１００が垂直軸及び水平軸上で支持される構成では、レーザー投光部９１００の回動方向が、傾斜方向と一致する様に托架部を水平軸回りに回転させ、この托架部の回転の後、レーザー投光部９１００を垂直軸回りに回転させ所定角度に傾斜させることにより、傾斜設定を行う様に構成されている。
【０００８】
なお複合傾斜面は、２方向の傾斜データから複合傾斜の方向と傾斜角を演算し、演算結果に基づいて決定された方向に傾斜させることにより形成することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレーザー測量機は、傾斜設定装置の回転軸が、理想的な任意の軸を中心に回転する場合には誤差を生じさせることはないが、現実には、円滑に回転させるための軸ガタが必要であり、軸ガタの角度の換算分が傾斜誤差となるという問題点があった。
【００１０】
従って、軸ガタによる傾斜誤差を小さくし、傾斜設定精度を高めることのできるレーザー測量機の出現が強く望まれていた。
【００１１】
更に、球面で支持される回転レーザー装置は、傾斜を設定するための基本的構造が簡単であるため、比較的精度の高い設定が可能であるが、設定勾配に構造的限界があるため、高勾配の設定には適さないという問題点があった。
【００１２】
また、垂直軸及び水平軸上で支持される回転レーザー装置は、高勾配の設定は比較的容易であるが、上述の様に、回転軸に多くの誤差が蓄積されるので、高い工作精度を要求され、コスト高となるという問題点があった。
【００１３】
【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、本体上を垂直軸周りに回動する托架部と、この托架部上にあり、前記垂直軸に直交する水平軸を回動部として回動するレーザー投光部を具備するレーザー装置本体であって、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と同軸方向にレーザー光を照射するための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ、回動して前記水平軸に平行なレーザー平面を形成するための回動照射部と、前記托架部に設けられ、前記レーザー投光部より照射されたレーザー光を再び該レーザー投光部に反射させるための光路形成手段と、この光路形成手段に設けられた光軸の第１の補正をするための液体表面反射コンペンセータと、前記レーザー投光部に設けられ、光軸の第２の補正をするための角倍率縮小手段とを具備し、前記光路形成手段に照射されたレーザー光は、前記第１の補正の後、再び前記レーザー投光部に反射され、更に該レーザー投光部において前記第２の補正を行うことにより、前記回動照射部に向けて反射するレーザー光軸の、前記托架部と前記レーザー投光部の軸ガタによる誤差を補正することを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、前記托架部の傾きを検出するための傾斜センサを具備することもできる。
【００１５】
更に本発明の液体表面反射コンペンセータは、２軸方向の補正を行う光学手段を備えることもできる。
【００１６】
そして本発明は、前記液体表面反射コンペンセータと前記角倍率縮小手段とにより、前記回動照射部に向けてレーザー光軸を、水平軸と直交する方向に補正する構成にすることもできる。
【００１７】
また本発明は、前記液体表面反射コンペンセータの入射と出射の光路上に、前記角倍率縮小手段が配置する構成にすることもできる。
【００１８】
更に本発明の前記回動照射部は、回動を検出するための回転角検出器が設けられ、前記レーザー投光部の回動方向に往復走査のレーザー平面を形成する構成にすることもできる。
【００１９】
そして本発明の托架部には、垂直軸周りの回動を検出するための第１の回転角検出器が設けられ、前記レーザー投光部には、水平軸周りの回動を検出するための第２の回転角検出部が設けられている構成にすることもできる。
【００２０】
また本発明は、傾斜設定のデータと、前記第１の回転角検出部と、前記第２の回転角検出部との角度検出に基づいて、所定方向の傾斜面にレーザー光を照射する構成にすることもできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以上の様に構成された本発明は、托架部が本体上を垂直軸周りに回動し、レーザー装置本体は、托架部上にあり、垂直軸に直交する水平軸を回動部として回動するレーザー投光部を具備しており、レーザー投光部に設けられた光源部が、水平軸と同軸方向にレーザー光を照射し、レーザー投光部に設けられた回動照射部が、回動して水平軸に平行なレーザー平面を形成し、托架部に設けられた光路形成手段が、レーザー投光部より照射されたレーザー光を再び該レーザー投光部に反射させ、この光路形成手段に設けられた液体表面反射コンペンセータが、光軸の第１の補正を行い、レーザー投光部に設けられた角倍率縮小手段が、光軸の第２の補正を行い、光路形成手段に照射されたレーザー光は、第１の補正の後、再びレーザー投光部に反射され、更にレーザー投光部において第２の補正を行うことにより、回動照射部に向けて反射するレーザー光軸の、托架部とレーザー投光部の軸ガタによる誤差を補正することができる。
【００２２】
傾斜センサが、托架部の傾きを検出することもできる。
【００２３】
更に本発明の液体表面反射コンペンセータに備えた光学手段が、２軸方向の補正を行うこともできる。
【００２４】
そして本発明は、液体表面反射コンペンセータと角倍率縮小手段とにより、回動照射部に向けてレーザー光軸を、水平軸と直交する方向に補正することもできる。
【００２５】
また本発明は、液体表面反射コンペンセータの入射と出射の光路上に、角倍率縮小手段を配置することもできる。
【００２６】
更に本発明の回動照射部に設けられた回転角検出器が回動を検出し、レーザー投光部の回動方向に往復走査のレーザー平面を形成することもできる。
【００２７】
そして本発明の托架部に設けられた第１の回転角検出器が、垂直軸周りの回動を検出し、レーザー投光部に設けられた第２の回転角検出部が、水平軸周りの回動を検出することもできる。
【００２８】
また本発明は、傾斜設定のデータと、第１の回転角検出部と、第２の回転角検出部との角度検出に基づいて、所定方向の傾斜面にレーザー光を照射することもできる。
【００２９】
【実施例】
【００３０】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００３１】
（原理）
【００３２】
ここで、本発明の原理について説明する。
【００３３】
「傾斜設定装置の回転軸ガタについて」
【００３４】
まず、回転軸ガタについて説明する。
【００３５】
図４に示す様に、Ｘ軸方向に回転軸７００が設置されており、第１のベアリング７１０と第２のベアリング７２０とにより、回動自在に軸止されている。そして、この回転軸７００（Ｘ軸）と直交する方向に、レーザー光が照射され、このレーザー照射光軸をＺ軸とする。
【００３６】
この回転軸７００のガタによる光学系の傾斜誤差は、図５に示す様にＸＺ平面内誤差θ1と、図６に示すＸＹ平面内誤差θ2となる。
【００３７】
図５に示す様にＸＺ平面内誤差θ1 は、回転軸７００が、原点を中心にＸＺ平面内で、角度θ1だけ回転した場合である。この場合には、照射されるレーザー 光は、Ｚ軸から倒れることになる。
【００３８】
レーザー装置では、Ｚ軸の直角方向に向けて回転照射されるため、Ｚ軸の倒れは、回転照射面の倒れとなる。例えば、水平面から傾いた平面が形成される。
【００３９】
次に図６に示す様に、ＸＹ平面内誤差θ2 は、回転軸７００が、原点を中心にＸＹ平面内で、角度θ2だけ回転した場合である。
【００４０】
軸ガタは、通常、ＸＺ平面内誤差θ1 と、ＸＹ平面内誤差θ2 との誤差を有しており、ＸＺ平面内誤差θ1 をなくすためには、ＸＹ平面内誤差θ2 もなくす必要がある。ＸＺ平面内誤差θ1 のみを補正する構造の場合には、必ず、回転照射面の傾きとなる。
【００４１】
「液体表面反射コンペンセータの原理」
【００４２】
次に、液体表面反射コンペンセータ８００の原理を図７に基づいて説明する。液体表面反射コンペンセータ８００は、液体８１０と、アナモフィックプリズムビームエキスパンダー８２０と、ミラー８３０と、角倍率縮小部１４００とから構成されている。
【００４３】
液体８１０の表面は、常に水平となることから、液面がＹ軸を中心に角度αだけ傾いた場合には、液体８１０の表面を反射した後の光軸の傾き角をβ1とすれば、
【００４４】
β1＝２α            ・・・・・・第１式
【００４５】
となる。
【００４６】
また、Ｘ軸を中心に角度αだけ傾いた場合には、液体８１０の表面を反射した後の光軸の傾き角をβ2とすれば、
【００４７】
β2＝ｃｏｓ-1（ｃｏｓ2θｃｏｓ２α＋ｓｉｎ2θ）    ・・・・・第２式
【００４８】
となり、ＺＹ平面上で傾くことになる。ここで、θは、液体８１０の表面に対する液面入射角である。
【００４９】
そして、液体８１０の屈折率をηとすれば、液体８１０を通過して空気側に射出された光軸は、
【００５０】
β1＝２αη            ・・・・・・第３式
【００５１】
β2＝η＊（ｃｏｓ-1（ｃｏｓ2θｃｏｓ２α＋ｓｉｎ2θ））    ・・・第４式
【００５２】
だけ傾くことになる。
【００５３】
従って、液体８１０への入射角が２次元で異なる場合には、入射角と射出角では、その感度が異なる。
【００５４】
例えば、θ＝５０度、η＝１.４０３、α＝１０分として、第３式、第４式に代入すれば、
【００５５】
β1＝２＊（１０分）＊１.４０３＝０.４６７６６
【００５６】
β2＝１.４０３＊（ｃｏｓ-1（ｃｏｓ2（５０度）ｃｏｓ２（２＊１０分）
＋ｓｉｎ2（５０度））＝０.３００６１
【００５７】
となり、
【００５８】
β1／β2＝１.５５５７倍                        ・・・・第５式
【００５９】
の感度差を有している。
【００６０】
更に、液面入射角θに対して、β1は、２.８０６倍の倍率となり、β2は、１.８０３倍の倍率となる。
【００６１】
アナモフィックプリズムビームエキスパンダー８２０は、一方向のみに倍率がかかるので、第５式の感度倍率の方向に配置させ、最終的に、β1：β2＝１：１となる様に設定する。即ち、この場合には、アナモフィックプリズムビームエキスパンダー８２０の角倍率を１／（β1／β2）＝１／１.５５５７に設定することとなる。
【００６２】
以上の様に感度倍率等を設定すれば、Ｘ、Ｙ平面の２次元上における反射後の光軸は常に一定となり、Ｙ軸を中心に角度αだけ傾いた場合には、アナモフィックプリズムビームエキスパンダー８２０を通過した後の光軸は、全方向に対して、
【００６３】
２αη＊（１／（β1／β2））
＝２αη＊（１／１.５５５７）＝１.８０３α          ・・・・・第６式
【００６４】
だけ、もとの光軸に対して傾くことになる。
【００６５】
この光束が、ミラー８３０により反射され、角倍率縮小部１４００（倍率１.８０３）を通過すると、図８に示す様に、ｆ1：ｆ2＝１.８０３：１により、
【００６６】
１.８０３α＊（１／１.８０３）＝α              ・・・・・第７式
【００６７】
だけ傾きを補正する方向に傾くことになり、最終光軸は、常に液体表面の法線と平行となる。
【００６８】
従って、装置本体の傾きと関係なく、常に鉛直方向の光軸を設定することができる。
【００６９】
更に、この光軸をペンタプリズムにより９０度水平方向に偏向させ、この光を回動させることにより、一定な水平面を形成することができる。
【００７０】
「実施例」
【００７１】
「第１実施例」
【００７２】
本第１実施例のレーザー装置１００００は、図１に示す様に、所定の方向に傾斜を設定することのできるレーザー装置本体１０００と、このレーザー装置本体１０００を水平に載置するための自動整準部２０００とから構成されている。レーザー装置本体１０００は、自動整準部２０００に連結されており、水平方向に回転自在に取り付けられている。
【００７３】
レーザー装置本体１０００は、図１に示す様に、垂直軸周りに回動して傾斜方向に向けるための托架部１０１０と、この托架部１０１０上にあり、鉛直軸に交わる水平軸周りに回動して傾斜を設定するためのレーザー投光部１０２０とから構成されている。
【００７４】
托架部１０１０は、モータ等の適宜の回動手段から構成された托架部駆動手段８１００により回動可能に構成されている。
【００７５】
更にレーザー投光部１０２０も、モータ等の適宜の回動手段から構成されたレーザー投光部駆動手段８２００により回動可能に構成されている。
【００７６】
また托架部１０１０は、光源部１１００と、第１の反射ミラー部１３７１と、第２の反射ミラー部１３７２と、第３の反射ミラー部１３７３と、第４の反射ミラー部１３７４と、液体表面反射コンペンセータ１３８０と、第１の回転角検出部１７００とを備えている。
【００７７】
そしてレーザー投光部１０２０は、光源部１１００と、対物レンズ１２００と、ミラー１３６０と、角倍率縮小部１４００と、回転照射部１５００と、第２の回転角検出部１８００とを備えている。
【００７８】
光源部１１００はレーザー光源であり、本実施例では、半導体レーザーが採用されているが、レーザー光を照射可能である素子であれば、何れの素子を使用することができる。
【００７９】
対物レンズ１２００は、光源部１１００からのレーザー光を平行光線とするためのものである。本実施例では、レーザー装置本体１０００の水平軸方向にレーザー光が照射される様に構成されている。
【００８０】
なお、レーザー投光部１０２０は、光源部１１００からのレーザー光の射出方向を中心軸として、回動自在に構成されている。従って、レーザー投光部１０２０は、水平方向と直交する面内で回転自在に取り付けられている。
【００８１】
対物レンズ１２００から射出されたレーザー光は、第１の反射ミラー部１３７１で鉛直下方に反射され、更に、第２の反射ミラー部１３７２で水平方向に反射されて、液体表面反射コンペンセータ１３８０に入射される様に構成されている。
【００８２】
また、液体表面反射コンペンセータ１３８０から射出されたレーザー光は、第３の反射ミラー部１３７３で鉛直上方に反射され、更に、第４の反射ミラー部１３７４で、水平方向に反射されてミラー１３６０に入射される様に構成されている。
【００８３】
ミラー１３６０の前後には、角倍率縮小部１４００が配置されている。角倍率縮小部１４００は、ミラー１３６０の後に配置する構成にすることもできる。図１の場合では、コンパクトに構成するためミラー１３６０を介して構成されている。
【００８４】
そしてミラー１３６０に入射されたレーザー光は、角倍率縮小部１４００で補正され、鉛直上方に反射される様に構成されている。
【００８５】
液面が水平になることを利用した液体表面反射コンペンセータ１３８０と、角倍率縮小部１４００とは、常に鉛直方向の光軸を形成するためのものである。
【００８６】
この液体表面反射コンペンセータ１３８０の原理は、上述の「液体表面反射コンペンセータの原理」に記載した通りである。
【００８７】
本第１実施例の液体表面反射コンペンセータ１３８０は、液体１３８１と、アナモフィックプリズム１３８２、１３８２とを備えている。液体１３８１は、ジメチルシリコンオイルが採用されているが、何れの液体を使用してもよい。アナモフィックプリズム１３８２は、Ｙｚ方向に１／１.５５５７倍の倍率を有し、Ｙｘ方向には、１倍の倍率となる。
【００８８】
そして、液体表面反射コンペンセータ１３８０全体では、Ｙｚ方向に２.８０６倍の倍率を有し、Ｙｘ方向には、１.８０３倍の倍率を有している。
【００８９】
また、第４の反射ミラー部１３７４とミラー１３６０との間と、ミラー１３６０の鉛直上方には、角倍率縮小部１４００が配置されている。
【００９０】
本第１実施例の角倍率縮小部１４００は、ｆ1：ｆ2＝１.８０３：１となっており、ＸＺ平面内誤差θ1を１／１.８０３とするものである。なお、液体表面反射コンペンセータ１３８０の倍率に合わせて、１／Ｘとすることができる。
【００９１】
回転照射部１５００は、レーザー投光部１０２０に設けられ、傾斜設定した基準平面上にレーザー光を回転照射させるためのものである。この回転照射部１５００には、ペンタプリズム１５１０が固定されており、回転照射部駆動手段８３００により回転可能に構成されている。レーザー光偏角部１３００により鉛直上方に反射されたレーザー光は、角倍率縮小部１４００を通過した後、ペンタプリズム１５１０に入射される。
【００９２】
ペンタプリズム１５１０に入射されたレーザー光は、反射されて９０度偏向されると共に、回転ヘッド１５００の回転に伴って、平面方向に回転照射される様に構成されている。従って、任意な方向の傾斜した平面内に、レーザー光を照射してレーザー基準面を形成することができる。
【００９３】
傾斜センサ１６００は、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０とから構成されており、レーザー装置本体１０００の傾きを検出することができる。この傾斜センサ１６００は、傾きを検出することができるものであれば、何れのセンサを採用することができる。本実施例では、気泡管が採用されており、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０により、レーザー装置本体１０００の水平に対する傾きを検出することができる。
【００９４】
傾きを検出する傾斜センサ１６００として例えば、図２に示す様な気泡管を用いたセンサが利用できる。このセンサは、気泡管１６５０の上面に２つの電極１６５１、１６５２、下面に電極１６５３を配置し、気泡１６５０ａが気泡管の傾きに従って移動し、電極１６５１と電極１６５３間及び電極１６５２と電極１６５３間の静電容量Ｃ1、Ｃ2 の変化に変換し、これを検出することにより、気泡 管１６５０の傾きθを求めるものである。
【００９５】
第１の回転角検出部１７００は、托架部１０１０の垂直軸周り（水平方向）の回転角度を検出すると共に、傾斜方向の設定を行うためのものである。本実施例ではローター１７１０が、托架部１０１０に取り付けられており、このローター１７１０と対向する位置にステータ１７２０を配置し、ローター１７１０とステータ１７２０との間の回転角を検出する様に構成されている。第１の回転角検出部１７００は、托架部１０１０の水平方向の回転角度を検出することが可能なものであれば、何れのセンサを使用することができる。
【００９６】
第２の回転角検出部１８００は、レーザー投光部１０２０に設けられ、水平軸周りの回転角度を検出するためのものである。本実施例ではローター１８１０が、レーザー投光部１０２０に取り付けられており、このローター１８１０と対向する位置にステータ１８２０を配置し、ローター１８１０とステータ１８２０との間の回転角を検出する様に構成されている。第２の回転角検出部１８００は、レーザー投光部１０２０の水平軸周りの回転角度を検出することが可能なものであれば、何れのセンサを使用することができる。
【００９７】
次に、図３（ａ）に基づいて本実施例の電気的構成を説明する。
【００９８】
本実施例は、托架部駆動手段８１００と、この托架部駆動手段８１００を制御駆動するための托架部駆動回路８１１０と、レーザー投光部駆動手段８２００と、このレーザー投光部駆動手段８２００を駆動するためのレーザー投光部駆動回路８２１０と、回転照射部駆動手段８３００と、この回転照射部駆動手段８３００を駆動するための回転照射部駆動回路８３１０と、第１の回転角検出部１７００と、この第１の回転角検出部１７００からの信号を処理するための第１の信号処理回路１７３０と、第２の回転角検出部１８００と、この第２の回転角検出部１８００からの信号を処理するための第２の信号処理回路１８３０と、制御手段６０００と、設定手段８５００と、自動整準部２０００とから構成されている。
【００９９】
第１の回転角検出部１７００と第２の回転角検出部１８００の検出信号に基づき、制御手段６０００が、所定の方向にレーザー基準面を作成させる駆動量を演算し、托架部駆動回路８１１０と、レーザー投光部駆動回路８２１０と、回転照射部駆動回路８３１０とを介して、托架部駆動手段８１００とレーザー投光部駆動手段８２００と回転照射部駆動手段８３００とを駆動する様に構成されている。
【０１００】
なお、設定手段８５００が、所定のレーザー基準面を得るためのデータを設定する様になっている。例えば設定手段８５００が、２方向の複合傾斜を設定すれば、制御手段６０００が設定データに基づいた演算を行い、所定のレーザー基準面を形成させる。
【０１０１】
そして設定手段８５００は、基準データ設定手段に該当するものである。
【０１０２】
更に、回転照射部駆動手段８３００が第１の駆動手段に該当し、托架部駆動手段８１００が第２の駆動手段に該当し、レーザー投光部駆動手段８２００が第３の駆動手段に該当するものである。
【０１０３】
また、自動整準部２０００は、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０のデータに基づき、制御手段６０００が、托架部１０１０の回転中心を鉛直方向と一致させる様にするものである。詳細は以下に説明する。
【０１０４】
以上の様に構成されたレーザー装置本体１０００は、水平又は鉛直方向にレーザー光線を走査させるものであり、水平出し、心出し、鉛直出し等を行うことができる。即ち、水平面内に走査されるレーザー光線を、測量対象上で検出し、その到達高さから水準測量等を行ったり、鉛直方向にレーザー光線を視光させて、地上の基準点を移行設定させることができる。
【０１０５】
自動整準部２０００は、整準台２１００と底板２２００とからなっており、整準台２１００は、３個の整準ネジ２３００、２３００、２３００により上下動自在に支持されている。
【０１０６】
次に、自動整準部２０００の電気系統を図３（ｂ）に基づいて説明すると、第１の傾斜センサ１６１０と、第２の傾斜センサ１６２０と、制御手段６０００と、第１のモータ駆動手段７１００と、第２のモータ駆動手段７２００と、第３のモータ駆動手段７３００と、第１のモータ４３１０と、第２のモータ４３２０と、第３のモータ４３３０とからなっている。
【０１０７】
第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０とは、直交する２軸方向の傾きを検出する様に設定され、レーザー装置本体１０００の傾きを検出するものである。
【０１０８】
第２の傾斜センサ１６２０と第１の傾斜センサ１６１０との検出により、托架部の回転中心を垂直に設定するものである。
【０１０９】
制御手段６０００は、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０の出力信号に基づき、整準台２１００を基準面に設定するために必要な整準ネジ２３００、２３００、２３００の変位量を演算するものである。即ち、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０とが検出した傾き角が、両方とも０度となる様な３個の整準ネジ２３００、２３００、２３００の移動量をそれぞれ計算するものである。
【０１１０】
制御手段６０００は、それぞれの整準ネジ２３００、２３００、２３００の移動量に相当する制御信号を、対応する第１、２、３のモータ駆動手段７１００、７２００、７３００に送出する。第１、２、３のモータ駆動手段７１００、７２００、７３００は、図示せぬコネクタを介して制御手段６０００からの制御信号に基ずき、モータ４３１０、４３２０、４３３０を回動させるための電力を発生させる様になっている。
【０１１１】
モータ４３１０、４３２０、４３３０は、モータ駆動手段７１００、７２００、７３００から供給された電力により整準ネジ２３００、２３００、２３００を回動させ、整準台２１００の傾きを修正する。そして、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０は、再び整準台２１００の傾きを検出し、フィードバック制御を行うことにより、レーザー装置本体１０００の鉛直軸を正確に鉛直に整準（基準面に設定）させることができる。なお、任意の２個の整準ネジのみを駆動する様に構成しても、整準が可能である。
【０１１２】
以上の様に構成された本実施例は、自動整準部２０００が採用されているので、観測者が平盤水準器を視認しながら、整準ネジ２３０、２３０、２３０を手動で操作することなく、レーザー装置本体１０００の鉛直軸の整準を自動的に行うことができる。
【０１１３】
そして托架部１０１０で支持するレーザー投光部１０２０の回転軸の軸ガタ、ＸＺ平面内の角度θ1 、ＸＹ平面内のθ2 は、液体表面反射コンペンセータ１３８０と角倍率縮小部１４００により、補正相殺され、誤差のない所定の基準平面を作成することができる。
【０１１４】
なお、液体表面反射コンペンセータ１３８０と角倍率縮小部１４００との組み合わせによる補正系は、それ自身でレーザー装置本体１０００の傾きも補正することが可能である。それ程大きくない傾きを補正するのみであれば、自動整準部２０００を使用しない構成にすることもできる。
【０１１５】
「第２実施例」
【０１１６】
本第２実施例のレーザー装置２００００は、図９に示す様に、所定の方向に傾斜を設定することのできるレーザー装置本体１００１と、このレーザー装置本体１００１を水平に載置するための自動整準部２０００とから構成されている。レーザー装置本体１００１は、自動整準部２０００に対して連結されており、水平方向に回転自在に取り付けられている。
【０１１７】
またレーザー装置本体１００１は、光源部１１００と、対物レンズ１２００と、ミラー１３６０と、第１の反射ミラー部１３７１と、第２の反射ミラー部１３７２と、第３の反射ミラー部１３７３と、第４の反射ミラー部１３７４と、液体表面反射コンペンセータ１３８０と、第１の角倍率変換部１３９１と、第２の角倍率変換部１３９２と、角倍率縮小部１４００と、回転照射部１５００と、傾斜センサ１６００と、第１の回転角検出部１７００と、第２の回転角検出部１８００とが備えられている。
【０１１８】
対物レンズ１２００から射出されたレーザー光は、第１の反射ミラー部１３７１で鉛直下方に反射され、第１の角倍率変換部１３９１を通過した後、更に、第２の反射ミラー部１３７２で水平方向に反射されて、液体表面反射コンペンセータ１３８０に入射される様に構成されている。
【０１１９】
また、液体表面反射コンペンセータ１３８０から射出されたレーザー光は、第３の反射ミラー部１３７３で鉛直上方に反射され、第２の角倍率変換部１３９２を通過した後、更に、第４の反射ミラー部１３７４で、水平方向に反射されてミラー１３６０に入射される様に構成されている。
【０１２０】
第１の角倍率変換部１３９１と、第２の角倍率変換部１３９２とは、共に、ｆ3：ｆ4＝１.１０９：１の倍率を有している。
【０１２１】
そして、第４の反射ミラー部１３７４とミラー１３６０との間と、ミラー１３６０の鉛直上方には、角倍率縮小部１４００が配置されており、この倍率は、第１の角倍率変換部１３９１と第２の角倍率変換部１３９２とが、光路中に挿入されているので、ｆ1：ｆ2＝２：１となっている。
【０１２２】
第２実施例のその他の構成、効果、作用等は、第１実施例と同様であるから、説明を省略する。
【０１２３】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、本体上を垂直軸周りに回動する托架部と、この托架部上にあり、前記垂直軸に直交する水平軸を回動部として回動するレーザー投光部を具備するレーザー装置本体であって、前記レーザー投光部に設けられ、前記水平軸と同軸方向にレーザー光を照射するための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ、回動して前記水平軸に平行なレーザー平面を形成するための回動照射部と、前記托架部に設けられ、前記レーザー投光部より照射されたレーザー光を再び該レーザー投光部に反射させるための光路形成手段と、この光路形成手段に設けられた光軸の第１の補正をするための液体表面反射コンペンセータと、前記レーザー投光部に設けられ、光軸の第２の補正をするための角倍率縮小手段とを具備し、前記光路形成手段に照射されたレーザー光は、前記第１の補正の後、再び前記レーザー投光部に反射され、更に該レーザー投光部において前記第２の補正を行うことにより、前記回動照射部に向けて反射するレーザー光軸の、前記托架部と前記レーザー投光部の軸ガタによる誤差を補正するので、球面で支持されるタイプの回転レーザー装置でも、高勾配の設定が可能であり、垂直軸及び水平軸上で支持されるタイプの回転レーザー装置でも、回転軸に多くの誤差が蓄積されることなく、コスト安で高精度のレーザー装置を提供できるという卓越した効果がある。
【０１２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であるレーザー装置１０００を説明する図である。
【図２】傾斜センサ１６００を説明する図である。
【図３（ａ）】本実施例の電気的構成を説明する図である。
【図３（ｂ）】自動整準部２０００の電気系統を説明する図である。
【図４】傾斜設定装置の回転軸ガタについて説明する図である。
【図５】ＸＺ平面内誤差θ１を説明する図である。
【図６】ＸＹ平面内誤差θ２を説明する図である。
【図７】原理を説明する図である。
【図８】原理を説明する図である。
【図９】本発明の第２実施例であるレーザー装置１００１を説明する図である。
【図１０】従来技術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】
１００００  第１実施例のレーザー装置
２００００  第２実施例のレーザー装置
１０００  第１実施例のレーザー装置本体
１００１  第２実施例のレーザー装置本体
１０１０  托架部
１０２０  レーザー投光部
１１００  光源部
１２００  対物レンズ
１３００  レーザー光偏角部
１３６０  ミラー
１３７１  第１の反射ミラー部
１３７２  第２の反射ミラー部
１３７３  第３の反射ミラー部
１３７４  第４の反射ミラー部
１３７５  第５の反射ミラー部
１３７６  第６の反射ミラー部
１３７７  第７の反射ミラー部
１３７８  第８の反射ミラー部
１３８０  液体表面反射コンペンセータ
１３８１  液体
１３８２  アナモフィックプリズム
１３９１  第１の角倍率変換部
１３９２  第２の角倍率変換部
１４００  角倍率縮小部
１５００  回転ヘッド
１５１０  ペンタプリズム
１６００  傾斜センサ
１６１０  第１の傾斜センサ
１６２０  第２の傾斜センサ
１７００  第１の回転角検出部
１７１０  ローター
１７２０  ステータ
１７３０  第１の信号処理回路
１８００  第２の回転角検出部
１８１０  ローター
１８２０  ステータ
１８３０  第２の信号処理回路
２０００  自動整準部
２１００  整準台
２３００  整準ネジ
４０００  駆動手段
６０００  制御手段
８１００  托架部駆動手段
８１１０  托架部駆動回路
８２００  レーザー投光部駆動手段
８２１０  レーザー投光部駆動回路
８３００  回転照射部駆動手段
８３１０  回転照射部駆動回路
８５００  設定手段
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
0003978737.tif 000004
【図３（ｂ）】
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【図４】
0003978737.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003978737.tif 000008
【図７】
0003978737.tif 000009
【図８】
0003978737.tif 000010
【図９】
0003978737.tif 000011
【図１０】
0003978737.tif 000012
【図１１】
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