(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー照射装置であって、レーザー光を発するための発光部と、この発光部からのレーザー光を平面に回転照射させるための回転照射部と、
前記装置本体に設けられ、所定の回転位置で前記回転照射部からのレーザー光の少なくとも一部を受光するための第１の受光部と、対象反射体から反射されるレーザー光を検出するための第２の受光部と、前記第１の受光部と該第２の受光部との検出信号に基づいて、前記対象反射体の方向と第１の受光手段に入力がある状態の方向との誤差を検出するための演算手段とから構成されているレーザー照射装置。
【請求項２】
レーザー照射装置であって、レーザー光を発するための発光部と、この発光部からのレーザー光を平面に回転照射させるための回転照射部と、
前記装置本体に設けられ、所定の回転位置で前記回転照射部からのレーザー光の少なくとも一部を受光するための第１の受光部と、対象反射体から反射されるレーザー光を検出するための第２の受光部と、前記回転照射部の回転位置を検出するためのエンコーダと、前記第１の受光部と前記第２の受光部と該エンコーダとの検出信号に基づいて、前記対象反射体の方向と第１の受光手段に入力がある状態の方向との誤差を検出するための演算手段とから構成されているレーザー照射装置。
【請求項３】
回転照射部からのレーザー光を、ミラーを介して受光する請求項１又は２記載のレーザー照射装置。
【請求項４】
前記ミラーは、ハーフミラーである請求項３記載のレーザー照射装置。
【請求項５】
第１の受光部は、第１のセンサと第２のセンサとから構成されている請求項１〜４記載の何れか１つであるレーザー照射装置。
【請求項６】
第１の受光部の受光光路にスリットが形成されている請求項１〜５記載の何れか１つであるレーザー照射装置。
【請求項７】
レーザー照射装置であって、レーザー光を発するための発光部と、この発光部からのレーザー光を平面に回転照射させるための回転照射部と、
前記装置本体に設けられ、所定の回転位置で前記回転照射部からのレーザー光の少なくとも一部を受光するための第１の受光部と、対象反射体から反射されるレーザー光を検出するための第２の受光部と、前記第１の受光部と該第２の受光部との検出信号に基づいて、前記対象反射体の方向と第１の受光手段に入力がある状態の方向との誤差を検出するための演算手段と、この演算手段の出力信号に基づいて、装置本体を回動させるための回動手段とから構成されているレーザー照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転レーザー装置に係わり、特に、本体の傾き方向が、対象反射体の方向と一致させることのできる回転レーザー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基準平面を形成するための回転レーザー装置は、水平面を形成する他に目標地点を検出し、往復レーザー走査及びレーザーポイントで視認性を高めたり、傾斜された傾斜基準面を形成するために使用されている。
【０００３】
この目標地点には、位置検出のためにレーザー光を反射させる対象反射体が設置されている。回転レーザー装置から回転照射されたレーザー光が、対象反射体に当たると、レーザーは装置に向けて反射され、反射されたレーザー光により対象反射体の位置を装置本体が検知する。
【０００４】
図１０により、装置本体の構造を説明する。
【０００５】
発光部１６２により発光されたレーザー光は、回転照射部１３にあるペンタプリズム１８により、直角方向に曲げられ平面上に回転照射される。照射されたレーザー光は、目標地点に設けられた対象反射体１６８により装置に向けて反射される。反射レーザー光は、再び回転照射部１３にあるペンタプリズム１８により入射し、ハーフミラー１０３（又は、穴明きミラー）で反射され受光部１０４に向かう様に構成されている。
【０００６】
ここで発光部１６２は、発光ダイオード１０１と、コリメータレンズ１０２と、ハーフミラー１０３とから構成されている。そして、受光部１０４は、コンデンサレンズ１１０と、第２の受光部１１４と、反射光検出回路１１６とから構成されている。
【０００７】
反射光検出部１６４で受光されたレーザー光は、反射光検出回路１１６で検出される。反射光検出回路１１６からの検出信号と、回転照射部１３の回転位置を示すエンコーダー１０５の信号とにより、制御部１１７は対象反射体１６８の方向を算出し、例えば、走査駆動部１６５により走査モータ１５を制御してレーザー光を対象反射体に向ける様になっている。
【０００８】
対象反射体１６８の方向に傾斜面を形成する場合には、反射光検出回路１１６からの検出信号とエンコーダー１０５からの信号とから、対象反射体１６８の方向及び本体の方向を算出し、方向が一致する様に本体を回転させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレーザー装置では、回転照射部１３に連動したエンコーダからの信号に基づいて、間接的にレーザー光の照射方向を検出している。そのため、回転照射部１３から照射されるレーザー方向とエンコーダーからの出力とは、正確に一致している必要がある。
【００１０】
ところが可動部分には、ある程度のガタがあり、そして、このガタは必要なものである。
【００１１】
このため、水平方向に回転照射部１３のガタがあると、図１１の様に移動して照射光の平行ズレＡを招いてしまう。また回転照射部１３が傾くと、図１２の様にペンタプリズム１８が傾き、回転方向のズレＢを生じる。この平行ズレＡと回転方向のズレＢとにより、エンコーダの信号と実際のレーザー光の出射方向に誤差が生じ一致しなくなるという問題点があった。
【００１２】
一般的な工事では、このレーザー光で作成された基準平面、傾斜面に基づいて数百ｍの範囲で実施されるので、僅かな誤差でも被害が増大するという問題点があった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の傾斜測量装置は、本体装置をターゲット中心方向に正確に向けるアライメント精度には、種々の誤差要因があることが知られている。
【００１４】
固定部では、調整された状態では外的作用がない限り誤差要因はないと仮定できるから、誤差要因となるのは、略、回転可動部分のガタである。例えば、回転照射部が水平に移動すると、照射光の平行ズレが生じることになる。また、回転部分が傾くと、レーザー光を傾斜面に反射するペンタプリズムが傾き、回転方向の誤差を生じることになる。
【００１５】
これらの誤差により、所定方向に対してズレ方向に傾斜面が形成される。一般的に、このレーザー光で作られた基準平面に基づいて数百メートルの範囲の工事を行うため、僅かな誤差でも影響が大きくなるという問題点がある。
【００１６】
【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、レーザー照射装置であって、レーザー光を発するための発光部と、この発光部からのレーザー光を平面に回転照射させるための回転照射部と、前記装置本体に設けられ、所定の回転位置で前記回転照射部からのレーザー光の少なくとも一部を受光するための第１の受光部と、対象反射体から反射されるレーザー光を検出するための第２の受光部と、前記第１の受光部と該第２の受光部との検出信号に基づいて、前記対象反射体の方向と第１の受光手段に入力がある状態の方向との誤差を検出するための演算手段とから構成されている。
【００１７】
また本発明は、レーザー照射装置であって、レーザー光を発するための発光部と、この発光部からのレーザー光を平面に回転照射させるための回転照射部と、前記装置本体に設けられ、所定の回転位置で前記回転照射部からのレーザー光の少なくとも一部を受光するための第１の受光部と、対象反射体から反射されるレーザー光を検出するための第２の受光部と、前記回転照射部の回転位置を検出するためのエンコーダと、前記第１の受光部と前記第２の受光部と該エンコーダとの検出信号に基づいて、前記対象反射体の方向と第１の受光手段に入力がある状態の方向との誤差を検出するための演算手段とから構成されている。
【００１８】
そして本発明は、回転照射部からのレーザー光を、ミラーを介して受光する構成にすることもできる。
【００１９】
更に本発明のミラーは、ハーフミラーにすることもできる。
【００２０】
また本発明の第１の受光部は、第１のセンサと第２のセンサとから構成することもできる。
【００２１】
そして本発明の第１の受光部の受光光路には、スリットを形成することもできる。
【００２２】
更に本発明は、レーザー照射装置であって、レーザー光を発するための発光部と、この発光部からのレーザー光を平面に回転照射させるための回転照射部と、前記装置本体に設けられ、所定の回転位置で前記回転照射部からのレーザー光の少なくとも一部を受光するための第１の受光部と、対象反射体から反射されるレーザー光を検出するための第２の受光部と、前記第１の受光部と該第２の受光部との検出信号に基づいて、前記対象反射体の方向と第１の受光手段に入力がある状態の方向との誤差を検出するための演算手段と、この演算手段の出力信号に基づいて、装置本体を回動させるための回動手段とから構成されている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以上の様に構成された本発明は、レーザー照射装置であって、発光部がレーザー光を発し、回転照射部が、発光部からのレーザー光を平面に回転照射させ、装置本体に設けられた、第１の受光部が、所定の回転位置で回転照射部からのレーザー光の少なくとも一部を受光し、第２の受光部が、対象反射体から反射されるレーザー光を検出し、演算手段が、第１の受光部と第２の受光部との検出信号に基づいて、対象反射体の方向と第１の受光手段に入力がある状態の方向との誤差を検出する様になっている。
【００２４】
また本発明は、レーザー照射装置であって、発光部がレーザー光を発し、回転照射部が、発光部からのレーザー光を平面に回転照射させ、装置本体に設けられた、第１の受光部が、所定の回転位置で回転照射部からのレーザー光の少なくとも一部を受光し、第２の受光部が、対象反射体から反射されるレーザー光を検出し、エンコーダが、回転照射部の回転位置を検出し、演算手段が、第１の受光部と第２の受光部とエンコーダとの検出信号に基づいて、対象反射体の方向と第１の受光手段に入力がある状態の方向との誤差を検出する様になっている。
【００２５】
そして本発明は、回転照射部からのレーザー光を、ミラーを介して受光することもできる。
【００２６】
更に本発明のミラーをハーフミラーにすることもできる。
【００２７】
また本発明の第１の受光部は、第１のセンサと第２のセンサとから構成することもできる。
【００２８】
そして本発明の第１の受光部の受光光路には、スリットを形成することもできる。
【００２９】
更に本発明は、レーザー照射装置であって、発光部がレーザー光を発し、回転照射部が、発光部からのレーザー光を平面に回転照射させ、装置本体に設けられた、第１の受光部が、所定の回転位置で回転照射部からのレーザー光の少なくとも一部を受光し、第２の受光部が、対象反射体から反射されるレーザー光を検出し、演算手段が、第１の受光部と第２の受光部との検出信号に基づいて、対象反射体の方向と第１の受光手段に入力がある状態の方向との誤差を検出し、回動手段が、演算手段の出力信号に基づいて、装置本体を回動させることができる。
【００３０】
【実施例】
【００３１】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００３２】
「原理」
【００３３】
そこで図４及び図９に示す様に、ペンタプリズム１８と対象反射体１６８との間にミラー１００を形成し、集光レンズ２００を介して、受光手段３００にレーザー光を導く様に構成する。
【００３４】
従って、ペンタプリズム１８からの出射レーザー光が所定の方向と一致する場合には、図５に示す様に鉛直下方にレーザー光が照射され、受光手段３００の中央に入射する。しかしながらペンタプリズム１８からの出射レーザーが一致しない場合には、レーザー光も傾いて、受光手段３００から離れた位置に入射される。
【００３５】
以上の様に構成された場合には、受光手段３００に入力がある状態が、ペンタプリズム１８から照射される方向と、本体４の傾き方向とが一致した場合である。
【００３６】
次に、図６に示す様に、受光手段３００に２分割センサ３１０を使用することもできる。この２分割センサ３１０は、第１センサ３１１と、第２センサ３１２とから構成されている。
【００３７】
なお、この受光手段３００は、第１の受光部に該当するものである。
【００３８】
この２分割センサ３１０の出力信号は、図８に示す様な波形となり、第１センサ３１１の出力と、第２センサ３１２の出力とを差し引けば、連続した波形が得られ、このゼロクロス点が、ペンタプリズム１８のゼロ基準位置となる。
【００３９】
即ち、このゼロ基準位置が、ペンタプリズム１８から照射される方向と、本体４の向き方向とが一致する場合である。
【００４０】
なお、２分割センサ３１０は、図７に示す様に、一体型のセンサ３２０を使用することもできる。
【００４１】
またミラー１００は、ハーフミラーを使用することもできる。
【００４２】
「実施例」
【００４３】
この自動で傾斜設定する回転レーザー装置１０００は、レーザー光を照射するためのレーザー投光部１０と、レーザー光を基準平面に回転照射するための回転照射部１３と、傾斜を設定するための傾斜設定部と、傾斜方向を検知するための方向検知手段と、装置本体を傾斜方向に向けるための回動部とから構成されている。
【００４４】
図１に示す様に、レーザー投光部１０は、球面（又はジンバル）構造で支持されており、鉛直上方にレーザー光を照射している。レーザー投光部１０の上部には、回転照射部１３が設けられ、レーザー光が基準平面上に回転照射されている。なお、この回転照射部１３は、走査モータ１５により回転又はスキャン（往復走査）されている。
【００４５】
レーザー投光部１０は、傾斜モータ３１が駆動する傾斜設定部の上下機構によって、直交する２方向に伸びるアーム２５を上下させることにより、１方向又は２方向に傾斜可能となっている。また、傾斜設定部は、レーザー投光部１０を整準するための整準部としても機能する様になっている。即ち、装置本体４に設けられた傾斜センサー２０及び傾斜センサ２１からの信号に基づいて水平に整準される様に構成されている。
【００４６】
図２は、本実施例の回転レーザー装置１０００の光学的及び電気的を示すもので、本体４は、発光部１６２と、回動部１６３と、反射光検出部１６４と、走査駆動部１６５と、発光素子駆動部１６６と、制御部１１７と、回動駆動部１６９とから構成されている。
【００４７】
発光部１６２は、レーザーダイオード１０１と、コリメータレンズ１０２と、孔空きミラー１０３とから構成されている。レーザーダイオード１０１から射出されたレーザー光は、コリメータレンズ１０２で平行光束にされ、孔空きミラー１０３を透過して回動部１６３に射出される様に構成されている。
【００４８】
受光部１０４は、コンデンサレンズ１１０と、第２の受光部１１４と、反射光検出回路１１６とから構成されている。
【００４９】
またレーザーダイオード１０１は、発光素子駆動部１６６により変調が施され、レーザーダイオード１０１から発光されるレーザー光は、外部光と識別可能にされている。
【００５０】
回動部１６３は、発光部１６２から入射されたレーザー光線を水平方向に射出走査させるためのものであり、ペンタプリズム１８と、このペンタプリズム１８を駆動するための走査モータ１５と、ペンタプリズム１８の回転位置を検出するためのエンコーダ１０５とから形成されている。
【００５１】
ペンタプリズム１８は、発光部１６２から入射されたレーザー光線を、９０度偏向させて水平方向に射出させるためのもので、発光部１６２の光軸を中心に回転自在に支持されている。
【００５２】
反射光検出部１６４は、コンデンサレンズ１１０と、第２の受光部１１４と、反射光検出回路１１６とから構成されている。
【００５３】
第２の受光部１１４は、対象反射体１６８からの反射光を受光し、反射光検出回路１１６に送出する様に構成されている。
【００５４】
ここで、対象反射体１６８を説明する。
【００５５】
対象反射体１６８は、回動部１６３から射出されたレーザー光を、反射し、再び回動部１６３に向かわせるためのものである。
【００５６】
図３の（Ａ）に示す様に、対象反射体１６８は、反射層１２２を基板１２１の両幅端部に形成し、反射層を１２２を２つにしたものである。対象反射体１６８からの反射であることを識別しやすくするためである。
【００５７】
この対象反射体１６８をレーザー光が走査すると、図３の（Ｂ）に示す様に、中間部が抜けた２つのパルス状となる。従って、この反射パルス光は、回動部１６３のペンタプリズム１８に入射した後、孔空きミラー１０３で反射されて９０度偏向し、反射光検出部１６４に入射する様に構成されている。
【００５８】
制御部１１７は、反射光検出回路１１６の受信信号とエンコーダ１０５の検出信号とから、受光信号の重心位置、即ち、対象反射体１６８の中心を演算するためのものである。
【００５９】
回動駆動部１６９は、制御部１１７で演算された重心位置に基づいて、回動モータ１６０を駆動して対象反射体１６８の方向に向く様に本体４を回転させるものである。
【００６０】
次に本実施例の作用を説明する。
【００６１】
本体４はの整準作業が完了した後、走査モータ１５により回転照射部１３を駆動させ、発光部１６２からのレーザー光を水平面内に走査する。
【００６２】
図２に示す様に、発光部１６２から照射されたレーザー光は、回転照射部１３のペンタプリズム１８を平面に回転照射させる。平面上にある対象反射体１６８から反射されたレーザー光は、再び回転照射部１３から入射し、穴明きミラー１０３で反射される。
【００６３】
反射された対象反射体１６８からレーザー光は、第２の受光部１１４の受光素子で受光され、反射光検出回路１１６により検出される。
【００６４】
回転照射部１３から照射されたレーザー光の一部は、所定の方向（又は傾斜設定方向）に設けられた第１の受光部３００に受光される。
【００６５】
制御部１１７は、回転照射部１３の回転位置を示すエンコーダの出力信号と、第１の受光部３００と第２の受光部１１４との出力信号とから、対象反射体１６８の位置と本体装置の傾斜方向を算出する。制御部１１７は、方向が一致していないと判断した場合には、ズレ誤差を補正する様に、回動駆動部１６９を制御し、回動モータを駆動して対象反射体１６８の方向に向く様に本体を回転させる。
【００６６】
なお、この回動モータ１６０が、回動手段に該当するものである。
【００６７】
対象反射体１６８の方向と本体装置の傾斜方向が一致すると回動は停止する。傾斜方向が一致した後、傾斜設定がなされる。
【００６８】
従って本体４が、前記対象反射体１６８に正体した状態で高度角θを設定し、走査モータ１５を駆動してレーザー光を走査させれば、目標に対して高度角θだけ傾斜した基準面が形成される。
【００６９】
次に、図６に示す様に、ペンタプリズム１８と対象反射体１６８との間にミラー１００を形成し、集光レンズ２００を介して、２分割センサ３１０にレーザー光を導く様に構成する。この２分割センサ３１０は、第１センサ３１１と、第２センサ３１２とから構成されている。
【００７０】
この２分割センサ３１０の出力信号は、図８に示す様な波形となり、第１センサ３１１の出力と、第２センサ３１２の出力とを差し引けば、連続した波形が得られ、このゼロクロス点が、ペンタプリズム１８のゼロ基準位置となる。
【００７１】
なお、２分割センサ３１０は、図７に示す様に、一体型のセンサ３２０を使用することもできる。
【００７２】
以上の様に構成された本実施例は、装置４が対象反射体１６８と正体した時、ペンタプリズム１８と対象反射体１６８との間にミラー１００を挿入し、このレーザー光を取り入れることにより、本体４の傾き方向を一致させ、回転照射部１３の誤差をキャンセルするものである。
【００７３】
本実施例は、回転照射部１３から照射される照射方向と、本体４の傾き方向とが一致した場合のみ、レーザー光が、２分割センサ３１０に受光する構成となっているので、反射光であることを認識するための制御部１１７の出力信号と、２分割センサ３１０の出力信号とが一致すれば、装置４の傾き方向は、対象反射体１６８の方向と一致することになる。
【００７４】
即ち本実施例は、制御部１１７の出力信号と２分割センサ３１０の出力信号とが一致したとき、本体の傾き方向は、対象反射体の方向と一致すると判断する判断手段を備える構成にすることもできる。
【００７５】
なお、２分割センサ３１０は受光手段に該当するものであり、２分割によるゼロクロス点を正確に把握できる効果があり、高精度の検出が可能となる。
【００７６】
また図７に示す様に、受光手段までの光路上にスリットを設け、所定方向のみを受光する様にすれば、受光位置が限定され、１個の受光素子でも精度の高い検出が可能である。
【００７７】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、レーザー照射装置であって、レーザー光を発するための発光部と、この発光部からのレーザー光を平面に回転照射させるための回転照射部と、前記装置本体に設けられ、所定の回転位置で前記回転照射部からのレーザー光の少なくとも一部を受光するための第１の受光部と、対象反射体から反射されるレーザー光を検出するための第２の受光部と、前記第１の受光部と該第２の受光部との検出信号に基づいて、前記対象反射体の方向と第１の受光手段に入力がある状態の方向との誤差を検出するための演算手段とから構成されているので、本体の傾き方向を一致させ、回転照射部の誤差をキャンセルすることができるという効果がある。
【００７８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施例の光学的及び電気的構成を説明する図である。
【図３】対象反射体１６８を説明する図である。
【図４】本実施例の原理を説明する図である。
【図５】本実施例の原理を説明する図である。
【図６】本実施例の原理を説明する図である。
【図７】本実施例の原理を説明する図である。
【図８】本実施例の原理を説明する図である。
【図９】本実施例の原理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。
【図１２】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１０００  回転レーザー装置
４    本体
１０  レーザー投光部
１３  回転照射部
１５  第１のモータ
１８  ペンタプリズム
２０  傾斜センサ
２１  傾斜センサ
２５  アーム
３１  第２のモータ
１０１  レーザーダイオード
１０２  コリメータレンズ
１０３  孔空きミラー
１０５  エンコーダ
１０８  インデックス
１００  ミラー
１１０  コンデンサレンズ
１１４  受光器
１１７  制御部
１２１  基板
１２２  反射層
１６０  回動モータ
１６２  発光部
１６３  回動部
１６４  反射光検出部
１６５  走査駆動部
１６６  発光素子駆動部
１６８  対象反射体
１６９  回動駆動部
２００  集光レンズ
３００  受光手段
３１０  ２分割センサ
３１１  第１センサ
３１２  第２センサ
【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１１】
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【図１０】
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【図１２】
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