(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を有するターゲットに向けて走査レーザ光束を発する発光部と、該発光部からの走査レーザ光束で基準面を形成する回動部と、該回動部を傾斜させる傾斜機構と、前記ターゲットからの反射光を受光する受光部と、該受光部の受光信号に基づいて前記傾斜機構を制御する制御部とを有する回転レーザ装置において、
前記ターゲットには前記反射面が前記走査レーザ光束の横切る方向に複数個存在し、  前記走査レーザ光束による走査方向を同一にして、前記複数個の反射面を前記走査レーザ光束が一方側から他方側に向かって横切るように前記ターゲットを配置したときと、該ターゲットを逆さまにして前記他方側から一方側へ横切るように前記ターゲットを配置したときとでは、いずれの箇所を走査したときでも前記受光信号のパルスの時系列的配列状態が異なるように前記反射面は形成され、前記制御部は前記受光信号のパルスの時間の相違に基づいて前記傾斜機構の一方の作動方向と一方の作動方向に対する反対方向の作動方向とを判別する判別回路を備え、前記制御部は前記判別回路の判別結果により判別された作動方向に前記傾斜機構を作動させ、前記ターゲットを取り去るとその傾斜機構により傾斜された傾斜角で傾斜動作を停止させることを特徴とする回転レーザ装置。
【請求項２】
ターゲットの複数の反射面は走査方向に沿って幅が異なる受光信号を受光部に形成させることを特徴とする請求項１記載の回転レーザ装置。
【請求項３】
ターゲットの複数の反射面は走査方向に沿って間隔が異なる受光信号を受光部に形成させることを特徴とする請求項１記載の回転レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光により測定基準平面、特に水平基準面の他に水平基準面に対して所定の角度に傾斜した任意傾斜設定面を形成可能な回転レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ光を回転させ壁面等に照射することで、レーザ平面で基準線を形成する回転レーザ装置が知られている。これはレーザ測量機とも呼ばれ、レーザ平面は水平にまたは傾斜して形成され、そのレーザ平面を基準にして高低位置、垂直位置が決定される。
【０００３】
レーザ光を所定の位置、例えば傾斜にしたいときには、本体にある入力手段から直接入力するか、照射位置に設けられたターゲットにより設定することになる。
【０００４】
入力手段への入力に比べターゲットによる設定は簡単であり、比較的多く利用されている。
【０００５】
図１は従来のターゲット８０で傾斜角度を変える様子を示している。反射面８５ａと反射面８５ｂとは単なる再帰反射面、反射面８４ａと反射面８４ｂとは再帰反射面＋偏光面（λ／４複屈折部材）から構成されている。レーザ光がこれを走査することで反射面上の位置を検出している。その位置検出により所定の位置まで反射面上を移動する。所定の位置になって止まることから、ターゲットを移動すると、レーザ面を追いかけるように移動して傾斜角を変える。
【０００６】
図２はレーザ光がターゲット上を走査したときに得られる信号を表している。基本的に、反射面８４ａと反射面８５ｂの検出で、位置が判断できる。反射面８４ｂと反射面８５ａは信号の立ち上がり部分を明確にする。反射面からの反射レーザ光を区別するため円偏光のレーザ光を使用している。例えば、ターゲットを走査し、立ち上がりから立ち下がりまでの時間ｔ１、立ち下がりから立ち上がりまでのｔ２が得られ、ｔ１≠ｔ２である場合、ｔ１＝ｔ２になるまでレーザ光は移動して設定が行われる。
【０００７】
図３は回転レーザ装置の光学的構成及び電気的構成を示したものである。回転照射装置１は発光部３、回動部２、反射光検出部４、制御部（ＣＰＵ）６０から構成される。
【０００８】
まず発光部３について説明する。
【０００９】
直線偏光の偏光照射光束を射出するレーザダイオード６５の光軸上に、レーザダイオード６５側からコリメータレンズ６６、第一λ／４複屈折部材６７、孔開きミラー６８が順次配設され、レーザダイオード６５から射出される直線偏光の偏光照射光束はコリメータレンズ６６により平行光束とされ、第一λ／４複屈折部材６７で円偏光に変換される。円偏光の偏光照射光束は孔開きミラー６８を通って回動部２に射出される。
【００１０】
この回動部２は発光部３から入射された偏光照射光束１００をその光軸を９０°変向して射出走査するものである。この発光部３からの偏光照射光束の光軸を９０°変向するペンタプリズム１８が偏光照射光束の光軸を中心に回転するミラー保持体１３に設けられている。このミラー保持体１３は走査ギア１７、駆動ギア１６を介して走査モータ１５に連結されている。
【００１１】
回動部２からの照射レーザ光線はターゲット８０により反射され、その回動部２にはターゲット８０からの偏光反射光束が入射するようになっており、ペンタプリズム１８に入射した偏光反射光束は孔開きミラー６８に向けて変向され、この孔開きミラー６８は反射光検出部４に偏光反射光束を入射させる。
【００１２】
次に、反射光検出部４について説明する。
【００１３】
孔開きミラー６８の反射光軸上にコンデンサレンズ７０、第二λ／４複屈折部材７１、ピンホール７２、偏光ビームスプリッタ７３、第一光電変換器７４が孔開きミラー６８側から順次配設され、偏光ビームスプリッタ７３の反射光軸上に第二光電変換器７５が配設されている。第一光電変換器７４，第二光電変換器７５からの出力は反射光検出回路７６に入力される。
【００１４】
ビームスプリッタ７３は反射光検出部４に入射する偏光反射光束を分割して第一光電変換器７４、第二光電変換器７５に入射させるが、発光部３から射出された偏光照射光束がターゲット反射面のλ／４複屈折部材を２回透過し、反射されて本体に戻ってきた偏光反射光束の偏光方向と一致する光束が第一光電変換器７４に、発光部３から射出された偏光照射光束と同方向の偏光方向で本体に戻ってきた偏光反射光束が第二光電変換器７５に入射するように、第二λ／４複屈折部材７１、偏光ビームスプリッタ７３が配設される。
【００１５】
次に、制御部（ＣＰＵ）６０について説明する。
【００１６】
この制御部６０には、反射光検出部４からの信号が入力され、ターゲット８０の偏光変換反射部と反射層の幅の関係から偏光照射光束がターゲット８０のどこの位置を走査しているのかを走査位置信号として検出する。検出位置に基づく制御部６０からの信号は傾斜制御部６２は傾斜機構を駆動して回動部２を傾斜させる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようにターゲット上の位置を検出し、更に、本来求めようとする傾斜位置を検出し、位置決めするためには、高い検出能力と、それを自動で設定する演算回路が必要になる。高い検出能力には、高精度の受光検出器と、異なる偏光光束を分離するような分解能の高い複雑な光学系が必要になる。複雑な光学系は複雑な構造と共に精度の高い工作精度が要求される。複雑で精度の高い構造は、コストが高い上に故障の原因ともなりやすい。また、検出結果をメカ的な部分へ瞬時にフィードバックするには、制御部分に高価な部品を使用しなければならない。
【００１８】
そのため、自動で傾斜設定ができる回転レーザ装置は高価にならざるを得ない。
【００１９】
本発明は上記実状に鑑みてなされたもので、その目的とするところは高精度の受光器や、異なる偏光光束を分離するような複雑な光学系を必要とすることなく傾斜設定が可能な回転レーザ装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の回転レーザ装置は、反射面を有するターゲットに向けて走査レーザ光束を発する発光部と、該発光部からの走査レーザ光束で基準面を形成する回動部と、該回動部を傾斜させる傾斜機構と、前記ターゲットからの反射光を受光する受光部と、該受光部の受光信号に基づいて前記傾斜機構を制御する制御部とを有する回転レーザ装置において、
前記ターゲットには前記反射面が前記走査レーザ光束の横切る方向に複数個存在し、  前記走査レーザ光束による走査方向を同一にして、前記複数個の反射面を前記走査レーザ光束が一方側から他方側に向かって横切るように前記ターゲットを配置したときと、該ターゲットを逆さまにして前記他方側から一方側へ横切るように前記ターゲットを配置したときとでは、いずれの箇所を走査したときでも前記受光信号のパルスの時系列的配列状態が異なるように前記反射面は形成され、前記制御部は前記受光信号のパルスの時間の相違に基づいて前記傾斜機構の一方の作動方向と一方の作動方向に対する反対方向の作動方向とを判別する判別回路を備え、前記制御部は前記判別回路の判別結果により判別された作動方向に前記傾斜機構を作動させ、前記ターゲットを取り去るとその傾斜機構により傾斜された傾斜角で傾斜動作を停止させることを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の回転レーザ装置はターゲットの複数の反射面は走査方向に沿って幅が異なる受光信号を受光部に形成させることを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の回転レーザ装置はターゲットの複数の反射面は走査方向に沿って間隔が異なる受光信号を受光部に形成させることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図４は本実施例の一つの構造を示したものである。ケーシング５の中央には切頭円錐状の凹部６が形成され、この凹部６の中央に支持座７が形成されている。この支持座７はレーザ投光器１０を支持する。つまり、支持座７は貫通孔８の内周に隆起させた突起９でレーザ投光器１０が支持される。
【００２４】
頭部１１にはモータ座１４が設けられている。このモータ座１４には走査モータ１５が設けられている。この走査モータ１５の出力軸には駆動ギア１６が嵌着されている。この駆動ギア１６は後述する走査ギア１７に噛合される。レーザ投光器１０の頭部１１には、このレーザ投光器１０の軸心に合致させ軸受け１２を介して、ミラー保持体１３が回転自在に設けられる。このミラー保持体１３には走査ギア１７が嵌着されている。この走査ギア１７は前述したように駆動ギア１６に噛合され、走査モータ１５によってミラー保持体１３が垂直軸心を中心に回転されるようになっている。また、ミラー保持体１３にはペンタプリズム１８が設けられている。このペンタプリズム１８は、レーザ投光器１０から発せられるレーザ光を透光窓１９を通して水平方向に射出するようになっている。走査モータ１５、駆動ギア１６、ミラー保持体１３、ペンタプリズム１８等は後述するように回動部２を構成する。
【００２５】
レーザ投光器１０の下部には水平を検知する第一レベルセンサ２０、第２レベルセンサ２１が設けられている。そのレーザ投光器１０の下端には、反射鏡フランジ２２が形成される傾斜検知体２３が固着されている。
【００２６】
また、ケーシング５の底部には、傾斜検知体２３と対峙した位置に、傾斜の限界を検知する円周状に設けられた発光素子と受光素子の組からなる４個の光センサ２４、２４、…が設けられている。
【００２７】
レーザ投光器１０の頭部１１から水平方向に第一傾動アーム２５が設けられ、それに直交する方向に第二傾動アーム（図示せず）が同様な構造で設けられている。傾動アームの先端には傾斜機構が設けられる。
【００２８】
第一傾動アーム２５の先端に係合ピン２７を突設する。この係合ピン２７と第二傾動アームの係合ピンの軸心は相互に直交し、球面１１ａの球心を通る平面内にある。
【００２９】
係合ピンはいずれも上下方向に移動可能でレーザ投光器１０を直交２方向に傾斜させる。ケーシング５の内壁には第一傾動アーム２５の傾斜機構が設けられている。これと直交する方向には同様に第二傾動アームの傾斜機構（図示略）が設けられている。
【００３０】
ケーシング５の内壁には棚板２９が設けられている。この棚板２９に第一レベル調整モータ３１が設けられ、第一レベル調整モータ３１の回転軸に第一駆動ギア３３が嵌着されている。係合ピン２７に直交し、ケーシング５の天井部と棚板２９との間には第一スクリュシャフト３５が回転自在に架設され、この第一スクリュシャフト３５には第一被動ギア３６が嵌着されている。第一スクリュシャフト３５は第一駆動ギア３３に噛合される。第一スクリュシャフト３５に第一スライドナット３７を螺合し、第一スライドナット３７にはピン３８が突設され、ピン３８と係合ピン２７とが摺動可能に当接される。
【００３１】
スプリング受け４３とレーザ投光器１０との間にはスプリング４４が張設され、レーザ投光器１０を図１中、支持座７を中心に時計方向に付勢することにより、ピン３８と係合ピン２７とが摺動可能に当接されている。
【００３２】
図５は本実施例の回転レーザ装置の光学的構成及び電気的構成を示したものである。
【００３３】
回転レーザ装置本体１は発光部３、回動部２、反射光検出部４、制御部（ＣＰＵ）６０から構成される。
【００３４】
まず、発光部３について説明する。
【００３５】
照射光束を射出するレーザダイオード６５の光軸上に、レーザダイオード６５側からコリメータレンズ６６、孔開きミラー６８が順次配設され、レーザダイオード６５から射出される照射光束はコリメータレンズ６６により平行光束とされる。照射光束は孔開きミラー６８を通って回動部２に射出される。
【００３６】
この回動部２は発光部３から入射された照射光束１００をその光軸を９０°変向して射出走査するものであり、発光部３からの照射光束の光軸を９０°変向するペンタプリズム１８が照射光束の光軸を中心に回転するミラー保持体１３に設けられ、このミラー保持体１３は走査ギア１７、駆動ギア１６を介して走査モータ１５に連結されている。
【００３７】
回動部２からの照射レーザ光線はターゲット８０により反射され、回動部２にはターゲット８０からの反射光束が入射するようになっており、ペンタプリズム１８に入射した反射光束は孔開きミラー６８に向けて変向され、孔開きミラー６８は反射光検出部４に反射光束を入射させる。
【００３８】
次に反射光検出部４について説明する。
【００３９】
孔開きミラー６８の反射光軸上にはコンデンサレンズ７０、ピンホール７２、光電変換器７４が孔開きミラー６８側から順次配設される。光電変換器７４からの出力は反射検出回路７６に入力される。
【００４０】
次に、制御部について説明する。
【００４１】
制御部６０には、反射光検出部４からの信号が入力される。この制御部６０はその反射光検出部４からの信号に基づいて傾斜機構の作動方向を判別する判別回路６０ａを有している。この判別回路６０ａはターゲット８０の反射面の幅の関係から走査させる方向を判断する。制御部６０からの信号は傾斜駆動部６２に入力され、傾斜駆動部６２は傾斜機構を駆動して回動部２を決められた方向に傾斜が開始される。
【００４２】
次に、ターゲット９０を説明する。
【００４３】
図６及び図７に示すようにターゲット９０はここでは２つの反射面９５ａ、９５ｂを有している。この図に示すものは２つの反射面９５ａ、９５ｂがターゲット９０の幅方向に配列されている。反射面は通常の再帰反射面から構成される。
【００４４】
この反射面９５ａ、９５ｂはここではターゲットの幅方向に幅が異なるように配列されている。光電変換器７４はこれら反射面９５ａ、９５ｂを有するターゲット９０を矢印ａで示す方向に走査することにより、図７（Ａ）に示すような反射面９５ａ、９５ｂに対応するパルスｐ１、ｐ２を走査方向で決まる所定の時系列的配列で含む受光信号を出力する。同じ走査方向で、このターゲット９０を逆さに使うことにより図７（Ｂ）に示すように光電変換器７４が受光する受光信号のパルスｐ１、ｐ２の時系列的配列状態が異なることとなる。
【００４５】
これにより走査レーザ光束１００による走査方向を同一にして、複数個の反射面９５ａ、９５ｂを走査レーザ光束１００が一方側から他方側に向かって横切るようにターゲット９０を配置したときと、他方側から一方側へ横切るようにターゲット９０を配置したときとでは、受光信号のパルスの間隔が時系列的に異なるように反射面９５ａ、９５ｂは形成されていることとなる。
【００４６】
図６（Ａ）に示すような場合では矢印ａで示す走査方向に対して幅狭の反射面９５ｂから幅広の反射面９５ａに配列され、この場合、例えばレーザ光は上方に傾斜する。図６（Ｂ）に示す場合では矢印ａで示す走査方向に対して幅広の反射面９５ａから幅狭の反射面９５ｂに配列され、レーザ光は逆に下方に傾斜する。
【００４７】
すなわち、図７（Ａ）に示すような場合、制御部６０は、ｔ１＜ｔ２であることを判別し、傾斜駆動部６２に向けて矢印Ａ方向の傾斜の指示を出す。この傾斜駆動部６２は指示に応じて傾斜機構を所定の方向に傾斜開始させる。また、図７（Ｂ）に示すような場合、制御部６０はｔ１＞ｔ２であると判別し、ｔ１＜ｔ２とは逆の方向（矢印Ｂ方向）に傾斜させる。
【００４８】
なお、ターゲットを取り去るとその傾斜角で傾斜動作は止まる。そして所定の傾斜になる。説明は一傾斜方向の設定であるが、構造的に２方向傾斜機構の場合には２方向の設定ができるのは言うまでもない。
【００４９】
図８は回転レーザ装置を横倒しに設定して、鉛直レーザ光を形成する例である。この場合は鉛直面が左右に移動する。図では矢印Ｃの右方向であり、基本的には設定は水平と同様である。
【００５０】
また本発明は、図９及び図１０に示すようなターゲット１１０も採用可能である。これらの図において、ターゲット１１０は幅の同じ反射面１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃを有し、各反射面１１５ａ〜１１５ｃ同士の間隔が異なるものとされている。
【００５１】
光電変換器７４はこれら反射面１１５ａ〜１１５ｃを有するターゲット１１０を矢印ａで示す方向に走査することにより、図７（Ａ）に示すような各反射面１１５ａ〜１１５ｃに対応するパルスｐ１、ｐ２、ｐ３を走査方向で決まる所定の時系列的配列で含む受光信号を出力する。同じ走査方向で、このターゲット１１０を逆さに使うことにより図１０（Ｂ）に示すように光電変換器７４が受光する受光信号のパルスｐ１、ｐ２、ｐ３の時系列的配列状態が異なることとなる。
【００５２】
これにより走査レーザ光束１００による走査方向を同一にして、複数個の反射面１１５ａ〜１１５ｃを走査レーザ光束１００が一方側から他方側に向かって横切るようにターゲット１１０を配置したときと、他方側から一方側へ横切るようにターゲット１１０を配置したときとでは、受光信号のパルスの間隔が時系列的に異なるように反射面１１５ａ〜１１５ｃは形成されていることとなる。
【００５３】
ここで例えば、図９（Ａ）に示すようにターゲットを置いた場合、受光信号は図１０（Ａ）のようになり、ｔ１＜ｔ２となるため、制御部６０は上方へ傾斜させるべきと判断し、矢印Ａ方向への傾斜の指示を出す。すると、傾斜機構は矢印Ａ方向に傾斜機構を作動させる。逆に、図９（Ｂ）に示すようにターゲットを置いた場合、受光信号は図１０（Ｂ）のようになり、ｔ１＞ｔ２となるため、制御部６０は下方へ傾斜させるべきと判断し、矢印Ｂ方向への傾斜の指示を出す。すると傾斜機構は矢印Ｂ方向に傾斜機構を作動させることとなる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、高精度の受光器や異なる偏光光束を分離するような複雑な光学系を必要とすることなく傾斜設定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の回転レーザ装置の動作説明図である。
【図２】  図１で示すターゲット及びその走査により得られる受光信号を示す図である。
【図３】  従来の回転照射装置の光学的構成及び電気的構成を示す図である。
【図４】  本発明の一実施例に係る回転照射装置の機械的構成を示す図である。
【図５】  本発明の一実施例に係る回転照射装置の光学的構成及び機械的構成を示す図である。
【図６】  本発明の一実施例に係る回転レーザ装置の動作説明図である。
【図７】  図６で示すターゲット及びその走査により得られる受光信号を示す図である。
【図８】  本発明の一実施例に係る回転レーザ装置の設定を変更した場合に動作説明図である。
【図９】  本発明の他の実施例に係る回転レーザ装置の動作説明図である。
【図１０】  図９で示すターゲット及びその走査により得られる受光信号を示す図である。
【符号の説明】
１  回転照射装置
２  回動部
３  発光部
４  反射光検出部
６０  制御部
６０ａ  判別回路
９０、１１０  ターゲット
【図１】
0005000819.tif 000002
【図２】
0005000819.tif 000003
【図３】
0005000819.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005000819.tif 000007
【図７】
0005000819.tif 000008
【図８】
0005000819.tif 000009
【図９】
0005000819.tif 000010
【図１０】
0005000819.tif 000011