(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光束を受光し受光量に応じた信号を発する受光部を、位置検出方向に対して直交する分割線に関して対称に分割すると共に分割された分割部分を更に複数分割し、一方の分割部の分割された少なくとも１つが前記分割線の一部を底辺として
一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状であり、他方の分割部分の分割された少なくとも１つが前記底辺を共有して
他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状であり、
前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状と他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状を除いた形状とが第一光電変換部を構成し、
前記他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状と前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状を除いた形状とが第二光電変換部を構成し、
前記第一光電変換部の幅は前記分割線に対して前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少すると共に前記第二光電変換部の幅は漸次増加する様にしたことを特徴とする光束位置検出装置。
【請求項２】
前記底辺と前記分割線の残りとが等しく分割された分割形状である請求項１の光束位置検出装置。
【請求項３】
前記分割線に対して２つの分割部の分割形状が対称である請求項１の光束位置検出装置。
【請求項４】
前記分割線と直交する対称線に対して分割形状が対称である請求項１の光束位置検出装置。
【請求項５】
前記第一光電変換部の幅、前記第二光電変換部の幅の変化量は前記分割近傍の変化率が大きい請求項１の光束位置検出装置。
【請求項６】
各分割部に於いて、前記分割線の一部を底辺として各分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状は４等分した前記分割線の中央の２つの分割線分を底辺とする請求項１の光束位置検出装置。
【請求項７】
前記分割線は４等分され、中央の２つの分割線分を底辺とし前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状と、両側の１つの分割線分を底辺とし
前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する両側の２つの形状が形成され、前記第一光電変換部は一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する両側の２つの形状と他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する両側の２つの形状を除く残りの部分とから構成され、第二光電変換部は前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する両側の２つの形状を除く残りの部分と他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する両側の２つの形状の部分とから構成された請求項１の光束位置検出装置。
【請求項８】
前記分割線の一部を底辺として該底辺から離反する位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状が各分割部にそれぞれ２つ以上形成され、前記分割線は４の倍数等分され、前記位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状は前記分割線の両端の１分割線分を除き各２分割線分毎に２つの分割線分を底辺とする請求項１の光束位置検出装置。
【請求項９】
照射される光束を受光する受光部と、該受光部からの信号を基に受光部に光束が入射している位置を検出する信号処理部と、該信号処理部からの信号によりレーザ光束の照射位置に関する情報を表示する表示部を具備する請求項１の光束位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光束を回転照射する回転レーザ装置からのレーザ光束を受光し、受光位置を表示する光束位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土木、建築の分野で基準面を形成する為にレーザ測量機が使用されており、該レーザ測量機は回転レーザ装置と光束位置検出装置を具備し、回転レーザ装置からはレーザ光束が回転走査され、該レーザ光束により基準面が形成されると共にレーザ光束の走査位置は前記光束位置検出装置により検出される。
【０００３】
図６に於いてレーザ測量機を説明する。
【０００４】
図中、１は回転レーザ装置であり、２は光束位置検出装置である。
【０００５】
前記回転レーザ装置１は図示しない三脚等を介して設置される。前記回転レーザ装置１は上部に回動部３を有し、該回動部３からレーザ光線４が水平方向に照射されると共に全周回転される様になっている。前記回転レーザ装置１には整準作動、レーザ光束の走査速度、走査範囲等を設定し、回転レーザ装置１の操作を行う操作パネル９が設けられている。
【０００６】
前記光束位置検出装置２は、レーザ光線を受光する受光部５と受光した位置を表示する表示部６とを具備し、前記光束位置検出装置２両幅端部にはノッチ７が刻設されている。
【０００７】
壁面等のレーザ光線４照射位置には前記光束位置検出装置２が支持され、前記受光部５はレーザ光線が通過すると通過位置を検知し、前記表示部６は前記受光部５による検知結果を基に光束位置検出装置２に対するレーザ光線４の照射位置が適正であることを知らせ、或はずれている場合は表示パターン８によりずれている方向、或は修正する方向を知らせる。前記光束位置検出装置２の位置が適正である場合には、前記ノッチ７を利用して印を付ける。刻印された印は、基準位置の指標となる。
【０００８】
次に、光束位置検出装置２について説明する。
【０００９】
該光束位置検出装置２の受光部５は、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示される様に対角線で第一光電変換部１０と第二光電変換部１１に分割され、第一光電変換部１０、第二光電変換部１１は共に３角形であると共に点対称となる。
【００１０】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）により、受光部５に於ける受光状態、更にレーザ光束の走査位置検出状態について説明する。
【００１１】
前記レーザ光線４が前記受光部５を走査した場合に、レーザ光線４が第一光電変換部１０、第二光電変換部１１を横切る線分の長さＬ1 ，Ｌ2 は受光部５の上下方向の位置に応じて変化し、レーザ光線４が受光部５の図形中心を通過すれば、前記線分はＬ1 ＝Ｌ2 となり、レーザ光線４の走査位置が前記受光部５の図形中心から外れている場合、例えば図形中心より下方である場合は、Ｌ1 ＜Ｌ2 となる。
【００１２】
第一光電変換部１０、第二光電変換部１１の受光量はレーザ光線４が横切る線分の長さに比例し、又第一光電変換部１０、第二光電変換部１１の出力は受光量にそれぞれ比例する。前記第一光電変換部１０、前記第二光電変換部１１からの出力の相対比の信号レベルを比較することで、受光部５に対するレーザ光線４の走査位置が判明する。上記した様にレーザ光線４の走査位置が前記受光部５の図形中心より下方にずれている場合は、第一受光最大値と第二受光最大値とを比較すると第一光電変換部１０からの出力が小さく、第二光電変換部１１からの出力が大きくなる。
【００１３】
而して、第一光電変換部１０と第二光電変換部１１との出力を比較することでレーザ光線４の走査位置が分り、前述した様に表示部６の表示に従い、光束位置検出装置２を設定すべき位置も分る。
【００１４】
前述した様に、光束位置検出装置２では第一光電変換部１０と第二光電変換部１１との受光量の差（第一受光最大値と第二受光最大値の差）を比較し、受光部５に対するレーザ光束の走査位置を検出している。又この様に光電変換部の出力の相対的な大小を検出することで、レーザ光束自体の強度が弱くても、又レーザ光束のビーム径の大小に拘らず走査位置を正確に検出できる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図８（Ａ）に示される様に、通常受光部５は光束位置検出装置２の受光窓１２に対して後退した位置にある。この為、レーザ光線４が受光部５に対して垂直に照射される場合は問題ないが、図８（Ａ）（Ｂ）に示される様に斜めから入射した場合は、光束位置検出装置２自体による陰１３が生じる。陰１３が生じた状態でレーザ光線４が走査した場合、陰１３の部分では第二光電変換部１１がレーザ光線４を感知しない為、図８（Ｃ）に示される様に、第二光電変換部１１が感知するレーザ光線４の線分長は前記陰１３の部分を除いたＬ2 ′となり、実際に横切る線分長Ｌ2 より短くなる。従って、第一光電変換部１０と第二光電変換部１１の受光量の相対強度は大きく異なることとなり、光束位置検出装置２によるレーザ光線４の走査位置検出精度が低下する。
【００１６】
本発明は斯かる実情に鑑み、レーザ光線が受光部に対して垂直に照射しない場合でも陰の影響を受けずに正確に位置検出ができる様にするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーザ光束を受光し受光量に応じた信号を発する受光部を、位置検出方向に対して直交する分割線に関して対称に分割すると共に分割された分割部分を更に複数分割し、一方の分割部の分割された少なくとも１つが前記分割線の一部を底辺として一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状であり、他方の分割部分の分割された少なくとも１つが前記底辺を共有して他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状であり、前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状と他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状を除いた形状とが第一光電変換部を構成し、前記他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状と前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状を除いた形状とが第二光電変換部を構成し、前記第一光電変換部の幅は前記分割線に対して前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少すると共に前記第二光電変換部の幅は漸次増加する光束位置検出装置に係り、又前記底辺と前記分割線の残りとが等しく分割された分割形状である光束位置検出装置に係り、又前記分割線に対して２つの分割部の分割形状が対称である光束位置検出装置に係り、又前記分割線と直交する対称線に対して分割形状が対称である光束位置検出装置に係り、又前記第一光電変換部の幅、前記第二光電変換部の幅の変化量は前記分割近傍の変化率が大きい光束位置検出装置に係り、又各分割部に於いて、前記分割線の一部を底辺として各分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状は４等分した前記分割線の中央の２つの分割線分を底辺とする光束位置検出装置に係り、又前記分割線は４等分され、中央の２つの分割線分を底辺とし前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状と、両側の１つの分割線分を底辺とし前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する両側の２つの形状が形成され、前記第一光電変換部は一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する両側の２つの形状と他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する両側の２つの形状を除く残りの部分とから構成され、第二光電変換部は前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する両側の２つの形状を除く残りの部分と他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する両側の２つの形状の部分とから構成された光束位置検出装置に係り、又前記分割線の一部を底辺として該底辺から離反する位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状が各分割部にそれぞれ２つ以上形成され、前記分割線は４の倍数等分され、前記位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状は前記分割線の両端の１分割線分を除き各２分割線分毎に２つの分割線分を底辺とする光束位置検出装置に係り、又照射される光束を受光する受光部と、該受光部からの信号を基に受光部に光束が入射している位置を検出する信号処理部と、該信号処理部からの信号によりレーザ光束の照射位置に関する情報を表示する表示部を具備する光束位置検出装置に係るものであり、第一光電変換部と第二光電変換部との出力を比較してレーザ光束が走査している位置を検出し、又受光部に陰が掛ったとしても前記第一光電変換部と第二光電変換部に均等に掛るので中心位置検出に影響を及すことはない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は本発明に係る光束位置検出装置２を示しており、図１中、図６中で示したものと同様のものには同符号を付してある。
【００２０】
光束位置検出装置２に設けられる受光部５は図２に示され、該受光部５は上下対称に分割され、上部、下部は更に複数に分割され、分割形状はそれぞれ左右対称となっている。
【００２１】
分割形状は種々考えられるが、基本的にはレーザ光束を受光し受光量に応じた信号を発する受光部を、レーザ走査方向と略平行な分割線に関して対称に分割すると共に分割された分割部分を更に複数分割し、一方の分割部の分割された少なくとも１つが前記分割線の一部を底辺とする前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状であり、他方の分割部分の分割された少なくとも１つが前記底辺を共有して前記他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状であり、前記底辺と前記分割線の残りとが等しく、前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状と他方の分割部の分割された残りとが第一光電変換部を構成し、前記他方の分割部の位置検出方向に漸次減少する部分を有する形状と前記一方の分割された残りとが第二光電変換部を構成し、前記第一光電変換部の幅は前記分割線に対して前記一方の分割部の位置検出方向に漸次減少すると共に前記第二光電変換部の幅は漸次増加する様にした形状である。
【００２２】
以下は図２に示す分割態様について説明する。
【００２３】
上部の分割について説明する。前記受光部５を上下に分割する水平分割線１５は４等分され、水平分割線１５の中央の２つの分割線分を底辺とし、受光部５の上辺の中央を頂点とする正立３角形１６と、該正立３角形１６の左右に形成される倒立台形１７，１８とに３分割されている。
【００２４】
下部については、上部と対称であり、中央の２つの分割線分を底辺とし、受光部５の下辺の中央を頂点とする倒立３角形１９と、該倒立３角形１９の左右に形成される正立台形２０，２１とに３分割されている。
【００２５】
前記正立３角形１６と前記正立台形２０，２１との３部分で第一光電変換部２３（図中ハッチ部分）が形成され、前記倒立３角形１９と倒立台形１７，１８との３部分で第二光電変換部２４（図中無ハッチ部分）が形成される。
【００２６】
図３に於いて、光束位置検出装置の光束位置検出ブロック図を説明する。
【００２７】
前記第一光電変換部２３の受光信号は増幅器２５に入力され、該増幅器２５で増幅された後、第一ピークホールド部２７に入力され、該第一ピークホールド部２７で第一受光最大値が検出され、検出された第一受光最大値は演算器２９に入力される。
【００２８】
又、前記第二光電変換部２４の受光信号は増幅器２６に入力され、該増幅器２６で増幅された後、第二ピークホールド部２８に入力され、該第二ピークホールド部２８で第二受光最大値が検出され、検出された第二受光最大値は前記演算器２９に入力される。該演算器２９では前記第一受光最大値と第二受光最大値とを比較し、両者で偏差があると偏差の状態により前記表示部６の表示パターン８ａ，８ｃのいずれかが点灯されて光束位置検出装置２の移動すべき方向を示し、前記第一受光最大値と第二受光最大値との間で偏差のない場合は、表示パターン８ｂが点灯され、レーザ光線４の走査位置が適正であることが示される。
【００２９】
図２に於いて、レーザ光線４が前記受光部５の中央を左右方向（水平方向）に走査した場合、前記第一光電変換部２３からの出力と、前記第二光電変換部２４からの出力とは同一となり、更にレーザ光線４が受光部５に対して上下方向、例えば下方に移動すると、第一光電変換部２３の出力は増大し、第二光電変換部２４の出力は減少する。
【００３０】
前記第二光電変換部２４の出力値をＡ、第一光電変換部２３の出力値をＢ、受光部５の高さをＬとし、該受光部５に陰１３が生じていない場合、前記受光部５を走査するレーザ光線４の受光部５の中央からの上下方向の位置変位ｙは数式１となる。
【００３１】
【数式１】
ｙ＝Ｌ×｛Ａ／（Ａ＋Ｂ）｝−Ｌ／２
【００３２】
上記した様に、前記第一光電変換部２３の出力は、前記増幅器２５、第一ピークホールド部２７を介して前記演算器２９に入力され、前記第二光電変換部２４の出力は前記増幅器２６、第二ピークホールド部２８を介して前記演算器２９に入力され、該演算器２９によって相対的な大小が比較演算される。比較演算の結果に基づき前記表示部６が駆動される。
【００３３】
図２で示した受光部５に於いて、光束位置検出装置２自体による陰１３が受光部５の図中右側のＷの部分を覆ったとする。光束位置検出装置２により生じる陰は位置測定方向に対して平行、レーザ光線４の走査方向に対して直角方向である。又、第一光電変換部２３、第二光電変換部２４は前記水平分割線１５に対して対称であるので、前記陰１３により無効になる面積は両者で同一であると共に無効になる条件も同一となる。更に、位置検出で最も重要となる中央では、第一光電変換部２３と第二光電変換部２４の出力値は同一となり、前記陰１３の有無に限らず正確に受光部５の中央の位置検出が可能となる。
【００３４】
レーザ光線４の走査位置が前記受光部５の図形中心から外れている場合、例えば図形中心より下方である場合、陰１３が生じない場合に比べ、第二光電変換部２４の出力の割合が大きくなるが、前記表示部６を駆動し光束位置検出装置２を移動すべき方向には変わりなく、表示パターン８ｃが点灯され、測定に支障が生ずる様なことはない。
【００３５】
図４（Ａ）は上部、下部の分割の他の態様を示す。図４（Ａ）で示す態様は図２で示した受光部５を横に付加えた形状となっている。
【００３６】
上部の分割について説明する。前記受光部５を上下に分割する水平分割線１５は８等分され、上辺は４等分される。水平分割線１５の左右のそれぞれ１／８の分割線分を下辺とし、受光部５の上辺の左右の１／４の分割線分を上辺とした２つの倒立台形３１，３２が形成され、更に前記水平分割線１５の中央の１／４の分割線分を底辺にし、上辺の１／２の分割線分を上辺とする倒立台形３３が形成される様に受光部５の上部を分割する。而して、前記倒立台形３３を挟んで左右に水平分割線１５の１／４の分割線分を底辺とし、上辺の左右１／４の分割した位置に頂点がある２つの正立３角形３４，３５が形成され、前記上部は３つの倒立台形３１，３３，３２と、２つの正立３角形３４，３５に分割される。
【００３７】
下部については、上部と対称であり、水平分割線１５の左右のそれぞれ１／８の分割線分を上辺とし、受光部５の下辺の左右の１／４の分割線分を下辺とした２つの正立台形３６，３７が形成され、更に前記水平分割線１５の中央の１／４の分割線分を上辺にし、下辺の１／２の分割線分を下辺とする正立台形３８が形成されると共に該正立台形３８を挟んで左右に水平分割線１５の１／４の分割線分を上辺とし、下辺の左右１／４の分割した位置に頂点がある２つの倒立３角形３９，４０が形成され、前記下部は３つの正立台形３６，３８，３７と、２つの倒立３角形３９，４０に分割される。
【００３８】
而して、前記２つの正立３角形３４，３５及び３つの正立台形３６，３８，３７により第一光電変換部２３が構成され、前記倒立台形３１，３３，３２及び倒立３角形３９，４０により第二光電変換部２４が構成される。
【００３９】
本分割の態様によれば、上部下部の受光面の分割数が多くなっているので、陰による無効部分の有効部分に対する比率が低減する。例えば、図４に於いて陰１３が生じた場合、分割数が多いと陰１３は倒立台形３２だけでなく正立３角形３５にも掛かり、第二光電変換部２４だけでなく第一光電変換部２３の出力値も低減する。従って、陰が第二光電変換部２４、第一光電変換部２３の一方にのみ掛かる場合に比べ出力比の変動が少なくなり、精度が向上する。
【００４０】
図４（Ｂ）は分割の態様については図４（Ａ）で示したものと同様であるが、縦分割線の形状が異なる。上部を倒立台形３１，３３，３２と正立３角形３４，３５に分割する縦分割線を曲線とし、水平分割線１５の近傍となるに従い、傾斜が小さくなる様にしたものである。即ち、水平分割線１５に近くなる程、上下の変位に対し、前記倒立台形３１，３３，３２、正立３角形３４，３５水平方向に横切る線分の長さの変化率が大きくなる様にしたものである。水平分割線１５近傍で変化率が大きくなる様にすることで水平分割線１５の検出、即ち位置検出精度が高くなる。下部についても同様であるので説明を省略する。
【００４１】
尚、縦分割線は必ずしも曲線である必要はなく、直線を適宜屈曲させたものであってもよい。
【００４２】
図５は分割の第３の態様を示すものであり、水平分割線１５を４分割し、受光部５の上部を該水平分割線１５の左右両側の１／４分割線分それぞれを底辺とし上辺の中央を頂点とする２つの左右の正立３角形４５，４６と、中央の２つの１／４分割線分を底辺とする正立３角形４７と、両端の倒立３角形４８，４９に分割する。又、下部についても該水平分割線１５の左右両側の１／４分割線分それぞれを底辺とし上辺の中央を頂点とする２つの左右の倒立３角形５０，５１と、中央の２つの１／４分割線分を底辺とする倒立３角形５２と、両端の正立３角形５３，５４に分割する。
【００４３】
前記２つの左右の３角形４５，４６と中央の倒立３角形５２と両端の正立３角形５３，５４とで第一光電変換部２３が構成され、前記正立３角形４７と両端の倒立３角形４８，４９と前記２つの倒立３角形５０，５１とで第二光電変換部２４が構成される。
【００４４】
更に、上部下部それぞれの分割数は前述した３分割、５分割に限らず７分割、９分割以上に分割してもよい。又、水平分割線１５は必ずしも水平である必要はなく、レーザ光束の走査方向と平行であればよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、光束位置検出装置にレーザ光束が斜めに入光し、受光面に陰が生じた場合でも、レーザ光束の位置を正確に検出できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光束位置検出装置の正面図である。
【図２】該光束位置検出装置に於ける受光部の第１の態様を示す説明図である。
【図３】該レーザ測量機の光束位置検出装置の光束位置検出ブロック図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ該光束位置検出装置に於ける受光部の第２の態様を示す説明図である。
【図５】該光束位置検出装置に於ける受光部の第３の態様を示す説明図である。
【図６】光束位置検出装置を有するレーザ測量機の説明図である。
【図７】従来例のレーザ光束位置検出についての作用を示す説明図であり、（Ａ）は第一光電変換部と第二光電変換部との位置値関係を示す図、（Ｂ）は前記第一光電変換部と第二光電変換部からの出力を示す線図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は従来の受光部に陰が生じた場合の説明図である。
【符号の説明】
２            光束位置検出装置
４            レーザ光線
５            受光部
６            表示部
２３          第一光電変換部
２４          第二光電変換部
【図１】
0004355373.tif 000002
【図２】
0004355373.tif 000003
【図３】
0004355373.tif 000004
【図４】
0004355373.tif 000005
【図５】
0004355373.tif 000006
【図６】
0004355373.tif 000007
【図７】
0004355373.tif 000008
【図８】
0004355373.tif 000009