(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を基準平面上に回動照射するレーザー装置と、前記レーザー装置の照射するレーザー光を受光する受光部と、前記受光部の出力する出力信号に基づいて前記レーザー装置との間の距離を演算する距離演算回路と、前記レーザー装置に対する施工傾斜を入力する傾斜設定値入力手段と、前記傾斜設定値入力手段に入力された傾斜設定値と前記距離演算回路の出力する信号に基づいて施工高さを演算する高さ演算回路と、前記高さ演算回路の出力する信号に基づいて施工高さを表示する高さ表示部とを有する施工高さ表示装置とを備えることを特徴とする施工高さ設定装置。
【請求項２】
前記レーザー装置は、前記レーザー光を変調するレーザー光変調回路を備え、前記施工高さ表示装置は、前記受光部の出力する出力信号に基づいて前記レーザー光のパルス数を計数するパルス計数回路と、前記パルス計数回路の出力する出力信号に基づいて前記レーザー装置との間の距離を演算する距離演算回路とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の施工高さ設定装置。
【請求項３】
前記施工高さ表示装置は、前記受光部が前記レーザー光の受光開始から受光終了までの間の時間間隔に出力する出力信号に基づいて前記レーザー光を受光した時間を測定する受光時間測定回路と、前記受光時間測定回路の出力する出力信号に基づいて前記レーザー装置との間の距離を演算する距離演算回路とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の施工高さ設定装置。
【請求項４】
前記施工高さ表示装置は、前記受光部の基準位置に対する入射した前記レーザー光の受光位置を表示する受光状態表示部と、前記基準位置に基づく位置を示す指標を有し、前記施工高さ表示装置に摺動可能に設けられた指標部と、該指標部の摺動位置を検知する指標部検知手段と、前記指標部の摺動位置が前記施工高さに一致したときに前記指標部検知手段が出力する信号に基づいて作動する警告ブザーとを備えることを特徴とする、請求項１に記載の施工高さ設定装置。
【請求項５】
レーザー光源の発光するレーザー光を入射する受光部と、前記受光部の出力する出力信号に基づいて前記レーザー光源と前記受光部との間の距離を演算する距離演算回路と、前記レーザー光源に対する施工傾斜を入力する傾斜設定値入力手段と、前記傾斜設定値入力手段に入力された傾斜設定値と前記距離演算回路の出力する信号に基づいて施工高さを演算する高さ演算回路と、前記高さ演算回路の出力する信号に基づいて施工高さを表示する高さ表示部とを備えることを特徴とする施工高さ表示装置。
【請求項６】
前記受光部の出力する出力信号に基づいて前記レーザー光のパルス数を計数するパルス計数回路と、前記パルス計数回路の出力する出力信号に基づいて前記レーザー光源と前記受光部との間の距離を演算する距離演算回路とを備えることを特徴とする、請求項５に記載の施工高さ表示装置。
【請求項７】
前記受光部が前記レーザー光の受光開始から受光終了までの間の時間間隔に出力する出力信号に基づいて前記レーザー光を受光した時間を測定する受光時間測定回路と、前記受光時間測定回路の出力する出力信号に基づいて前記レーザー光源と前記受光部との間の距離を演算する距離演算回路とを備えることを特徴とする、請求項５に記載の施工高さ表示装置。
【請求項８】
前記受光部の基準位置に対する入射した前記レーザー光の受光位置を表示する受光状態表示部と、前記基準位置に基づく位置を示す指標を有し、前記施工高さ表示装置に摺動可能に設けられた指標部と、該指標部の摺動位置を検知する指標部検知部材と、前記指標部の摺動位置が前記施工高さに一致したときに前記指標部検知部材が出力する信号に基づいて作動する警告ブザーとを備えることを特徴とする、請求項５に記載の施工高さ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、レーザー光を受光して施工高さを表示する施工高さ表示装置と、この施工高さ表示装置とレーザー装置を備えた施工高さ設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築物、構造物等の施工現場において、基準位置から勾配をつけて建築物等の施工するときには、レベル、トランシット等の測量機を用いて測量を行っていた。この測量においては、基準となる丁張りを行い、この丁張りに沿って建築物等の施工を行っていた。
また、このような場合に、回転レーザー、パイプレーザー等を用いることもあり、レーザー光を水平面に対して傾斜させて照射して、この傾斜したレーザー光に沿って建築物等の施工を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術においては、レベル、トランシット等の測量機を用いた測量及び丁張りの設定に、多大な手間と時間を要していた。また、レーザー光を照射する機械に傾斜を設ける機構が必要であり、機械の構造が複雑になっていた。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、従来の勾配を設定するための装置の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、測量及び丁張りの設定に要していた時間を大幅に削減して、基準位置から勾配をつけて建築物等の施工する作業を効率よく行うことができる簡単な構造の施工高さ表示装置及び施工高さ設定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決する手段】
本発明の施工高さ設定装置は、レーザー光を基準平面上に回動照射するレーザー装置と、前記レーザー装置の照射するレーザー光を受光する受光部と、前記受光部の出力する出力信号に基づいて前記レーザー装置との間の距離を演算する距離演算回路と、前記レーザー装置に対する施工傾斜を入力する傾斜設定値入力手段と、前記傾斜設定値入力手段に入力された傾斜設定値と前記距離演算回路の出力する信号に基づいて施工高さを演算する高さ演算回路と、前記高さ演算回路の出力する信号に基づいて施工高さを表示する高さ表示部とを有する施工高さ表示装置とを備えるように構成される。このように構成することにより、基準位置から勾配をつけて建築物等の施工する作業を効率よく行うことができる。
【０００６】
本発明の施工高さ設定装置のレーザー装置は、前記レーザー光を変調するレーザー光変調回路を備え、前記施工高さ表示装置は、前記受光部の出力する出力信号に基づいて前記レーザー光のパルス数を計数するパルス計数回路と、前記パルス計数回路の出力する出力信号に基づいて前記レーザー装置との間の距離を演算する距離演算回路とを備えるのが好ましい。この構成により、レーザー装置と施工高さ表示装置との間の距離を非常に正確に測定することができる。また、本発明の施工高さ表示装置は、前記受光部が前記レーザー光の受光開始から受光終了までの間の時間間隔に出力する出力信号に基づいて前記レーザー光を受光した時間を測定する受光時間測定回路と、前記受光時間測定回路の出力する出力信号に基づいて前記レーザー装置との間の距離を演算する距離演算回路とを備えるのが好ましい。この構成により、レーザー装置と施工高さ表示装置との間の距離を正確に測定することができる。
【０００７】
本発明の施工高さ表示装置は、前記受光部の基準位置に対する入射した前記レーザー光の受光位置を表示する受光状態表示部と、前記基準位置に基づく位置を示す指標を有し、前記施工高さ表示装置に摺動可能に設けられた指標部と、該指標部の摺動位置を検知する指標部検知手段と、前記指標部の摺動位置が前記施工高さに一致したときに前記指標部検知手段が出力する信号に基づいて作動する警告ブザーとを備えるのが好ましい。この構成により、簡単な操作で、施工高さ表示装置の位置をレーザー光に合わせることができる。
【０００８】
さらに、本発明の施工高さ表示装置は、レーザー光源の発光するレーザー光を入射する受光部と、前記受光部の出力する出力信号に基づいて前記レーザー光源と前記受光部との間の距離を演算する距離演算回路と、前記レーザー光源に対する施工傾斜を入力する傾斜設定値入力手段と、前記傾斜設定値入力手段に入力された傾斜設定値と前記距離演算回路の出力する信号に基づいて施工高さを演算する高さ演算回路と、前記高さ演算回路の出力する信号に基づいて施工高さを表示する高さ表示部とを備えるように構成することができる。この施工高さ表示装置は、前記受光部の基準位置に対する入射した前記レーザー光の受光位置を表示する受光状態表示部と、前記基準位置に基づく位置を示す指標を有し、前記施工高さ表示装置に摺動可能に設けられた指標部と、該指標部の摺動位置を検知する指標部検知部材と、前記指標部の摺動位置が前記施工高さに一致したときに前記指標部検知部材が出力する信号に基づいて作動する警告ブザーとを備えるのが好ましい。この構成により、簡単な操作で極めて正確に、施工高さ表示装置の位置をレーザー光に合わせることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
（１）第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態の施工高さ設定装置１００においては、図２に示すように、所定の垂直軸線を中心に水平なレーザービームＬＢを回転させて基準水平面を設定するレーザー装置１０２を設定し、上記レーザービームＬＢの到達する領域内の例えば壁（図示せず）上に、施工高さ表示装置１０４を配置する。ＬＬは壁上のレーザービームＬＢの照射線を示し、ＤＬは照射線ＬＬから所定量ずらしたところの設定したい基準線を示す。
施工高さ表示装置１０４は、図１に示すように、レーザービームＬＢを検出する方向を垂直に配置した受光部１１２と、検出したレーザービームＬＢの基準位置に対するシフト位置を示す指標部１１８と、入力した勾配や施工高さを表示するデータ表示部１０８とを有する。指標部１１８及びデータ表示部１０８は、例えば、液晶パネル又はＬＥＤにより構成されている。
【００１０】
受光部１１２は、例えば、ＣＣＤにより構成されており、上下に２分割された上部受光部分１１２ａと、下部受光部分１１２ｂとからなる。レーザー装置からのレーザービームＬＢが受光部１１２の２分割された上部受光部分１１２ａ及び下部受光部分１１２ｂの中間を走査するとき基準位置となり、指標部１１８の基準位置表示部分１２４が表示される。レーザービームＬＢが上部受光部分１１２ａを走査する場合には、本体１３０を上方に移動し基準位置となるように、指標部１１８の上向き表示部分１２２が表示される。同様に、レーザービームＬＢが下部受光部分１１２ｂを走査する場合には、本体１３０を上方に移動し基準位置となるように、指標部１１８の下向き表示部分１２０が表示される。
受光部１１２をＣＣＤ等の位置センサーや、特殊形状の受光素子等によって形成した場合には、より高精度な基準位置の検出が可能である。この場合は受光部の所定位置を基準位置と定めることで、基準位置に対するレーザービームＬＢの走査位置が決定される。
【００１１】
施工高さ表示装置１０４は、図１に示すように、電源スイッチ１５０、検出精度調整ボタン１５２、警告ブザーｏｎ／ｏｆｆボタン１５４、及び警告ブザー１５６を備える。更に、施工高さ表示装置１０４は、表示モード切り換えスイッチ１６０、第１入力スイッチ１６２及び第２入力スイッチ１６４を備える。
上述した構成の施工高さ表示装置１０４は、この本体１３０を壁（図示せず）上で上下移動させて、レーザービームＬＢが受光部１１２の基準位置（図示せず）に合致するようにする。レーザービームＬＢが受光部１１２の基準位置より上方にある時は上向き表示１２２が表示され本体１３０を上方へ移動させることを指示し、レーザービームＬＢが受光部１１２の基準位置より下方にある時は下向き表示１２０が表示されて本体１３０を下方へ移動させることを指示し、レーザービームＬＢが受光部１１２の基準位置に合致すると基準位置表示１２４が表示されて本体１３０の位置調整が完了したことを表示する。もし、勾配の設定がない場合には、すなわち、勾配が０°である場合には、引き続いて、切り欠き１４０を利用して壁上に罫書き等を行う。
【００１２】
勾配を設定する必要がある場合には、表示モード切り換えスイッチ１６０を操作して「勾配入力モード」に設定する。設定されたモードをデータ表示部１０８のモード表示部分１０８ａで表示するのがよい。次に、第１入力スイッチ１６２及び第２入力スイッチ１６４を操作して、必要な勾配の値を入力する。図１に示すように、設定された勾配の値「＋３％」をデータ表示部１０８の勾配表示部分１０８ｂで表示するのがよい。勾配の設定は、「％」、「°」等で設定することができる。勾配の設定は、上昇勾配を正の値（＋）で入力し、下降勾配を負の値（−）で入力する。
例えば、「＋３％」の勾配を施工高さ表示装置１０４に入力した場合には、レーザー装置１０２からの距離が５メートルのところで高さは１５センチメートルであり、この距離が１０メートルのところで高さは３０センチメートルである。すなわち、レーザー装置１０２からの距離により、レーザー装置１０２から水平に照射されたレーザー光からの垂直方向の高さが比例的に変化する。
【００１３】
このレーザー装置１０２からの距離を施工高さ表示装置１０４で検出し、あらかじめ設定した勾配値を用いて演算処理する。演算結果は、施工高さ表示装置１０４のデータ表示部１０８の施工高さ表示部分１０８ｃに指示される。レーザー装置１０２からの距離が異なる場所においても、施工高さ表示装置１０４に指示された高さで施工を行うことにより、所定の勾配を設定した施工をすることができる。
レーザー装置１０２から施工高さ表示装置１０４までの距離ＬＲＳを求めるには、図３に示すように、レーザー装置１０２から回転照射されたレーザー光ＬＢを、施工高さ表示装置１０４の受光部１１２で検出し、レーザー光ＬＢの回転速度とビーム径により、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置１０４までの距離ＬＲＳを演算処理して求める。
【００１４】
図４を参照すると、レーザー装置１０２は、レーザー光を発光する光源部１７２と、光源部１７２の作動を制御する発光制御回路１７４と、レーザー光を収束させて光束を発する投光光学系１７６と、レーザー光の光束を回転させる光束回転手段即ち光束回転部材１７８とを備える。光源部１７２の発光したレーザー光は投光光学系１７６を通り、光束回転部材１７８により回転されて、レーザー光ＬＢとして受光部１１２に向かって、一定の回転速度で照射される。
施工高さ表示装置１０４は、レーザー光ＬＢを受光する受光部１１２と、受光したレーザー光ＬＢの状態を検出する受光状態検出回路２１０と、レーザー光ＬＢの検出結果を表示する指標部１１８と、受光部１１２が受光したレーザー光ＬＢを検出するレーザー光検出回路２１２と、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置１０４までの距離ＬＲＳを求める距離計算式を記憶している距離計算式記憶回路２１４と、レーザー光検出回路２１２が出力する出力信号に基づいて、距離計算式記憶回路２１４が記憶している距離計算式を用いて施工高さ表示装置１０４までの距離ＬＲＳを求める距離演算回路２１６と、施工に必要な勾配を入力する勾配入力手段即ち勾配入力部材２１８と、勾配入力部材２１８が出力する出力信号に基づいて入力した勾配を記憶する勾配記憶回路２２０と、勾配記憶回路２２０が記憶している勾配の記憶内容を表示する勾配表示部２２２と、距離演算回路２１６が出力する出力信号及び勾配記憶回路２２０が記憶している勾配の記憶内容に基づいて、施工すべき高さを演算する高さ演算回路２２４と、高さ演算回路２２４の出力する出力信号に基づいて施工すべき高さを表示する高さ表示部２２６とを備える。
【００１５】
指標部１１８は、前述したように、受光したレーザー光ＬＢの状態に対応して、基準位置表示部分１２４、上向き表示部分１２２又は下向き表示部分１２０のいずれかを表示する。指標部１１８を液晶パネル又はＬＥＤで構成するのがよい。
勾配入力部材２１８は、前述したように、表示モード切り換えスイッチ１６０、第１入力スイッチ１６２及び第２入力スイッチ１６４で構成される。
施工高さ表示装置１０４は、レーザー光ＬＢの傾きを入力するレーザー光傾き入力手段即ちレーザー光傾き入力部材２３０と、入力したレーザー光ＬＢの傾きの値を記憶するレーザー光傾き記憶回路２３２と、レーザー光傾き記憶回路２３２が記憶しているレーザー光ＬＢの傾きの値を表示するレーザー光傾き表示部即ちレーザー光傾き表示部２３４とを備えるのがよい。この構成により、レーザー装置１０２が照射するレーザー光が水平でない場合にも施工高さ表示装置１０４を適用させることができる。
【００１６】
レーザー光傾き入力部材２３０は、前述したように、表示モード切り換えスイッチ１６０、第１入力スイッチ１６２及び第２入力スイッチ１６４で構成される。作動モードを切り換えることによって、レーザー光傾き入力部材２３０と勾配入力部材２１８とを兼用の部品を用いて実現するのがよい。
次に、レーザー光検出回路２１２により、受光部１１２がレーザー光ＬＢを受光した時間を測定する方法について説明する。
レーザー装置１０２が照射するレーザー光ＬＢは、回転数が一定に維持されており、ビーム径も一定であるように調整されている。なお、ビーム径が拡がり角を持つことを考慮に含めることもできる。受光部１１２のレーザー光ＬＢの回転方向に対する幅も決まっている。
【００１７】
図５を参照すると、受光部１１２を矢印の方向に横切るレーザー光ＬＢは、ＬＢ１の状態で受光部１１２への入射を開始し、ＬＢ２の状態で受光部１１２の水平方向の中央部分を照射し、ＬＢ３の状態で受光部１１２への入射を終了する。図６を参照すると、レーザー光ＬＢが入射した受光部１１２の出力信号は、時間Ｔ11で出力を開始し、時間Ｔ13で出力を終了する。この時間Ｔ11と時間Ｔ13との間の時間間隔Ｔ1 がレーザー光ＬＢを受光した受光時間である。
同様に、図７を参照すると、レーザー光ＬＢが入射した受光部１１２の出力信号は、時間Ｔ21で出力を開始し、時間Ｔ23で出力を終了する。この時間Ｔ21と時間Ｔ23との間の時間間隔Ｔ2 が受光時間である。
ここで、Ｔ1 がＴ2 より大きいのは、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置１０４までの距離ＬＲＳが、図６に示す状態の方が図７に示す状態よりも近い場合を意味する。すなわち、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置１０４までの距離ＬＲＳが近いほど、受光部１１２が出力信号を出力する時間は長い。
【００１８】
次に、レーザー光検出回路２１２の構成と作用について説明する。
図８及び図９を参照すると、例えば、１０ＭＨｚのクロック信号が水晶振動子（図示せず）によりカウンターに供給されている（段階２４０）。最初にカウンターをリセットする（段階２４２）。受光部１１２の出力する出力信号の値がしきい値を越えるとスタートエッジを発生させ（段階２４４）、これによりカウンターをスタートさせる（段階２４６）。受光部１１２の出力する出力信号の値がしきい値より小さくなるとストップエッジを発生させ（段階２４８）、これによりカウンターをストップさせる（段階２５０）。カウンターはスタートエッジからストップエッジまでのクロックを計数する。
次の段階で、カウンターを読み出し、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置１０４までの距離ＬＲＳを算出し、傾斜勾配を設定する（段階２５２）。
【００１９】
次に、傾斜勾配を設定する方法を説明する。
レーザー光ＬＢの光束直径をｄ〔ｍｍ〕、受光部１１２の幅をｗ〔ｍｍ〕、レーザー装置１０２から照射されるレーザー光ＬＢの回転数をＲＬＢ〔ｒｐｍ〕、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置１０４までの距離ＬＲＳ〔ｍｍ〕とすると、レーザー光ＬＢの光束が受光部１１２を横切る時間Ｓｒ〔秒〕は、
Ｓｒ  ＝  （ｄ＋ｗ）／（２π×ＬＲＳ×ＲＬＢ／６０）・・・（式１）
従って、
ＬＲＳ  ＝  （ｄ＋ｗ）／（２π×ＲＬＢ×Ｓｒ／６０）・・・（式２）
である。
再び図４を参照すると、距離計算式記憶回路２１４は、この距離計算式（式２）を記憶している。
【００２０】
ここで、レーザー光ＬＢの光束直径のｄ〔ｍｍ〕、受光部１１２の幅のｗ〔ｍｍ〕、レーザー装置１０２から照射されるレーザー光ＬＢの回転数のＲＬＢ〔ｒｐｍ〕は、施工高さ表示装置１０４の距離計算式記憶回路２１４があらかじめ記憶しておいてもよいし、表示モード切り換えスイッチ１６０、第１入力スイッチ１６２及び第２入力スイッチ１６４を用いて使用者が入力し、この入力した値を距離計算式記憶回路２１４が記憶していてもよい。
距離演算回路２１６は、レーザー光検出回路２１２が出力する信号を入力し、距離計算式記憶回路２１４が記憶している距離計算式（式２）を用いてレーザー装置１０２から施工高さ表示装置１０４までの距離ＬＲＳを演算する。
施工したい勾配をＳＬＡ〔％〕とすると、施工高さＨＩＧ〔ｍｍ〕は、
ＨＩＧ  ＝  ＳＬＡ×ＬＲＳ／１００              ・・・（式３）
で求められる。
【００２１】
高さ演算回路２２４は、勾配記憶回路２２０が記憶している勾配ＳＬＡと、距離演算回路２１６が出力する距離ＬＲＳを用いて、（式３）により施工高さＨＩＧを演算する。
高さ表示部２２６は、高さ演算回路２２４の出力信号を入力して、施工高さＨＩＧの計算結果を表示する。
レーザー装置１０２から照射されるレーザー光ＬＢにレーザー光傾きＳＬＬ〔°〕がある場合には、レーザー光傾き入力部材２３０から入力されたレーザー光傾きＳＬＬがレーザー光傾き記憶回路２３２に記憶されている。
高さ演算回路２２４は、勾配記憶回路２２０が記憶している勾配ＳＬＡと、レーザー光傾き記憶回路２３２が記憶しているレーザー光傾きＳＬＬと、距離演算回路２１６が出力する距離ＬＲＳを用いて、以下に示す（式４）により施工高さＨＩＧを演算する。
【００２２】
ＨＩＧ＝ＳＬＡ×ＬＲＳ／１００−ＬＲＳ×ｔａｎＳＬＬ  ・・・（式４）
レーザー装置１０２から照射されるレーザー光ＬＢが変調されている場合に、レーザー光ＬＢの変調周波数をＦＬＡ〔Ｈｚ〕とする。この場合に、受光部１１２の出力信号は図１０に示すようになる。レーザー光検出回路２１２は受光部１１２の出力信号を入力し、パルス整形回路（図示せず）を用いてパルス波形を整形して、図１１に示すようなパルス波形にする。パルス波形を整形するときには、リミッタを用いてもよい。距離演算回路２１６は、整形したパルス波形の数を計数する。
例えば、レーザー光ＬＢの光束直径をｄ＝２０〔ｍｍ〕、受光部１１２の幅をｗ＝５〔ｍｍ〕、レーザー装置１０２から照射されるレーザー光ＬＢの回転数をＲＬＢ＝６００〔ｒｐｍ〕、レーザー光ＬＢの変調周波数をＦＬＡ＝１０〔ＭＨｚ〕とする。
【００２３】
レーザー装置１０２から施工高さ表示装置１０４までの距離ＬＲＳ＝５００００〔ｍｍ〕のときは、レーザー光ＬＢの光束が受光部１１２を横切る時間Ｓｒ〔秒〕は７．９６〔マイクロ秒〕である。このときに、受光部１１２が受光するレーザー光ＬＢのバルス数は８０パルスである。
レーザー装置１０２から施工高さ表示装置１０４までの距離ＬＲＳ＝１００００〔ｍｍ〕のときは、レーザー光ＬＢの光束が受光部１１２を横切る時間Ｓｒ〔秒〕は３．９８〔マイクロ秒〕である。このときに、受光部１１２が受光するレーザー光ＬＢのバルス数は４０パルスである。
【００２４】
（２）第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態の施工高さ表示装置２７０においては、図１２に示すように、切り欠き１４０を有するカーソル２７２と、カーソル２７２の位置を検出するカーソル位置検出回路２７４とを備える。カーソル２７２は施工高さ設定装置２７０の本体に対して摺動可能に設けられている。カーソル位置比較回路２７６が、カーソル位置検出回路２７４の出力する信号と、高さ演算回路２２４の出力する信号とを比較して、カーソル２７２の摺動した位置が施工高さと一致するか、或いは、予め設定した許容誤差の範囲内に入ったときに、警告ブザー１５６を駆動させる信号を出力する。警告ブザー１５６はカーソル位置比較回路２７６の出力するブザー駆動信号に基づいて作動して、使用者にカーソル２７２の位置が適性であることを知らせる。
図１３を参照すると、施工したい勾配がＳＬＡである場合には、施工高さ表示装置２７０はレーザー装置１０２から施工高さ表示装置２７０までの距離ＬＲＳを計算し、その結果を用いて施工高さＨＩＧを演算する。例えば、施工高さ表示装置２７０の高さ表示部２２６は、施工高さ表示装置２７０がレーザー装置１０２から距離ＬＲＳ１にある位置で高さ表示２２６ａ1 を表示し、施工高さ表示装置２７０がレーザー装置１０２から距離ＬＲＳ２にある位置で、高さ表示２２６ａ2 を表示する。また、施工したい勾配がＳＬＡである場合で、この値が負の値である場合には、施工高さ表示装置２７０がレーザー装置１０２から距離ＬＲＳ２にある位置で高さ表示２２６ａ3 を表示する。
使用者は施工高さ表示装置２７０のカーソル２７２を摺動させて、このカーソル２７２の位置を、高さ表示部２２６が指示している高さ表示２２６ａ1 、２２６ａ2 又は２２６ａ3 に合わせる。そして、カーソル２７２に設けられた切り欠き１４０を用いて建築物等に施工する。
【００２５】
本発明の第２の実施の形態の施工高さ表示装置２７０の他の部分の構成は、本発明の第１の実施の形態の施工高さ設定装置１００と同様である。
本発明の施工高さ設定装置を用いることにより、図１４に示すように、レーザー装置１０２が照射するレーザー光をレーザー装置１０２の全周で受光して、レーザー装置１０２を中心として、円錐状の勾配ＳＬＡを設定することができる。
また、図１５に示すように、地球の球面誤差を補正するように、施工高さ設定装置に球面誤差の補正式を入力しておくこともできる。
地球の半径をＲＧＬＶとし、施工高さ表示装置２７０とレーザー装置１０２との間の距離をＬＲＳ１５とし、施工高さ表示装置２７０とレーザー装置１０２が地球の中心に対する角度をＳＧＬＶとし、施工高さ表示装置２７０がレーザー装置１０２から距離ＬＲＳ１５にある位置での補正量をＨＩＧ１５とする。
【００２６】
ｔａｎ（ＳＧＬＶ）＝ＬＲＳ１５／ＲＧＬＶ      ・・・（式５）
ｔａｎ（ＳＧＬＶ）＝ＨＩＧ１５／ＬＲＳ１５    ・・・（式６）
従って、
ＨＩＧ１５＝（ＬＲＳ１５）2 ／ＲＧＬＶ      ・・・（式７）
（式７）を距離計算式記憶回路２１４に入力しておくことにより、距離演算回路２１６は、施工高さ表示装置２７０とレーザー装置１０２との間の距離を計算するとともに、補正量をＨＩＧ１５も計算して、それらの計算結果を高さ演算回路２２４に出力する。高さ演算回路２２４は施工高さを計算し、その計算結果から補正量をＨＩＧ１５を補正して、高さ表示部２２６で表示する。
【００２７】
（３）第３の実施の形態
本発明の第３の実施の形態の施工高さ表示装置３０４は、図１６に示すように、レーザービームＬＢを検出する方向を垂直に配置した第１受光部３１２及び第２受光部３１４と、検出したレーザービームＬＢの基準位置に対するシフト位置を示す指標部１１８と、指標部１１８に対応して設けられた切り欠き１４０と、入力した勾配や施工高さを表示するデータ表示部３２６とを有する。指標部１１８及びデータ表示部３２６は、液晶パネルにより構成されている。
第１受光部３１２及び第２受光部３１４はＣＣＤ、ＰＳＤ等の位置センサにより構成されており、少なくとも一方の第１受光部３１２は、上下に２分割された受光部分３１２ａ及び３１２ｂからなる。回転レーザ装置からのレーザビームＬＢが第１受光部３１２の２分割された２つの受光部分３１２ａ及び３１２ｂの中間を走査するとき基準位置となり、指標部１１８の基準位置表示部分１２４が表示される。
レーザビームＬＢが第１受光部３１２の上部受光部分３１２ａを走査する場合には、本体を上方に移動し基準位置となるように、指標部１１８の上向き表示部分１２２が表示される。同様に、レーザビームＬＢが第１受光部３１２の下部受光部分３１２ｂを走査する場合には、本体を下方に移動し基準位置となるように、指標部１１８の下向き表示部分１２０が表示される。
【００２８】
施工高さ表示装置３０４は、電源スイッチ１５０と、検出精度調整ボタン１５２と、警告ブザーｏｎ／ｏｆｆボタン１５４と、警告ブザー１５６と、表示モード切り換えスイッチ１６０と、第１入力スイッチ１６２と、第２入力スイッチ１６４と、モード設定スイッチ３６０、３６２、３６４とを備える。モード設定スイッチ３６０、３６２、３６４を作動させることにより、表示又はデータ入力のモードを設定することができる。例えば、モード設定スイッチ３６０は勾配の入力に対応し、モード設定スイッチ３６２はレーザー光の傾きの入力に対応し、モード設定スイッチ３６４は地球の球面誤差を補正するための入力に対応するように構成することができる。
施工高さ表示装置３０４は、図１７に示すように、第１受光部３１２が受光したレーザー光ＬＢの状態を検出する受光状態検出回路３１６と、レーザー光ＬＢの検出結果を表示する指標部１１８と、第１受光部３１２及び第２受光部３１４が受光したレーザー光を検出する２レーザー光検出回路３１８と、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置３０４までの距離ＬＲＳを求める距離計算式を記憶している距離計算式記憶回路２１４と、２レーザー光検出回路３１８が出力する出力信号に基づいて、距離計算式記憶回路２１４が記憶している距離計算式を用いて施工高さ表示装置３０４までの距離ＬＲＳを求める距離演算回路２１６と、施工に必要な勾配を入力する勾配入力部材２１８と、勾配入力部材２１８が出力する出力信号に基づいて入力した勾配を記憶する勾配記憶回路２２０と、勾配記憶回路２２０が記憶している勾配の記憶内容を表示する勾配表示部２２２と、距離演算回路２１６が出力する出力信号及び勾配記憶回路２２０が記憶している勾配の記憶内容に基づいて、施工すべき高さを演算する高さ演算回路２２４と、高さ演算回路２２４の出力する出力信号に基づいて施工すべき高さを表示する高さ表示部２２６とを備える。
【００２９】
レーザー装置１０２から施工高さ表示装置３０４までの距離ＬＲＳを求めるには、図１８に示すように、レーザー装置１０２から回転照射されたレーザー光ＬＢを、施工高さ表示装置３０４の第１受光部３１２及び第２受光部３１４で検出し、レーザー光ＬＢの回転速度、レーザー光ＬＢのビーム径、第１受光部３１２と第２受光部３１４との間の距離ＬＥＬＥ、第１受光部３１２と第２受光部３１４をレーザー光ＬＢが横切る時間Ｔ1 により、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置３０４までの距離ＬＲＳを演算処理して求める。
次に、２レーザー光検出回路３１８により、第１受光部３１２及び第２受光部３１４がレーザー光ＬＢを受光した時間間隔を測定する方法について説明する。レーザー装置１０２が照射するレーザー光ＬＢは、回転数が一定に維持されており、ビーム径も一定であるように調整されている。なお、ビーム径が拡がり角を持つことを考慮に含めることもできる。第１受光部３１２と第２受光部３１４のレーザー光ＬＢの回転方向に対する幅も決まっている。
【００３０】
図１９を参照すると、第１受光部３１２を矢印の方向に横切るレーザー光ＬＢは、ＬＢ１の状態で第１受光部３１２への入射を開始し、ＬＢ２の状態で第１受光部３１２の水平方向の中央部分を照射し、ＬＢ３の状態で第１受光部３１２への入射を終了する。更に、第２受光部３１４を矢印の方向に横切るレーザー光ＬＢは、ＬＢ４の状態で第２受光部３１４への入射を開始し、ＬＢ５の状態で第２受光部３１４の水平方向の中央部分を照射し、ＬＢ６の状態で第２受光部３１４への入射を終了する。
図２０を参照すると、レーザー光ＬＢが入射した第１受光部３１２の出力信号は、時間Ｔ11で出力を開始し、時間Ｔ12で出力の最大値をとり、出力時間Ｔ13で出力を終了する。レーザー光ＬＢが入射した第２受光部３１４の出力信号は、時間Ｔ14で出力を開始し、時間Ｔ15で出力の最大値をとり、出力時間Ｔ16で出力を終了する。この時間Ｔ12と時間Ｔ15との間の時間間隔Ｔ1 を計測する。
【００３１】
同様に、図２１を参照すると、レーザー光ＬＢが入射した第１受光部３１２の出力信号は、時間Ｔ21で出力を開始し、時間Ｔ22で出力の最大値をとり、出力時間Ｔ23で出力を終了する。レーザー光ＬＢが入射した第２受光部３１４の出力信号は、時間Ｔ24で出力を開始し、時間Ｔ25で出力の最大値をとり、出力時間Ｔ26で出力を終了する。この時間Ｔ22と時間Ｔ25との間の時間間隔Ｔ2 を計測する。
ここで、Ｔ1 がＴ2 より大きいのは、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置３０４までの距離ＬＲＳが、図２０に示す状態の方が図２１に示す状態よりも近い場合を意味する。すなわち、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置３０４までの距離ＬＲＳが近いほど、第１受光部３１２が出力する出力信号が最大値をとる時と、第２受光部３１４が出力する出力信号が最大値をとる時との間の時間間隔は短い。
【００３２】
２レーザー光検出回路３１８は、時間Ｔ12と時間Ｔ15との間の時間間隔Ｔ1 をカウンターにより計数する。
次の段階で、カウンターを読み出し、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置３０４までの距離ＬＲＳを算出し、傾斜勾配を設定する。
次に、傾斜勾配を設定する方法を説明する。
レーザー光ＬＢの光束直径をｄ〔ｍｍ〕、第１受光部３１２及び第２受光部３１４の幅をｗ〔ｍｍ〕、第１受光部３１２と第２受光部３１４との間の間隔をＬＥＬＥ〔ｍｍ〕、レーザー装置１０２から照射されるレーザー光ＬＢの回転数をＲＬＢ〔ｒｐｍ〕、レーザー装置１０２から施工高さ表示装置３０４までの距離ＬＲＳとする。
【００３３】
レーザー光ＬＢの光束が第１受光部３１２の中心から第２受光部３１４の中心までを横切る時間Ｓｄ〔秒〕は、
Ｓｄ＝（ＬＥＬＥ＋ｗ）／（２π×ＬＲＳ×ＲＬＢ／６０）・・・（式８）
従って、
ＬＲＳ＝（ＬＥＬＥ＋ｗ）／（２π×ＲＬＢ×Ｓｒ／６０）・・・（式９）
である。
再び図１７を参照すると、距離計算式記憶回路２１４は、この距離計算式（式９）を記憶している。
ここで、レーザー光ＬＢの光束直径のｄ〔ｍｍ〕、第１受光部３１２及び第２受光部３１４の幅のｗ〔ｍｍ〕、レーザー装置１０２から照射されるレーザー光ＬＢの回転数のＲＬＢ〔ｒｐｍ〕は、施工高さ表示装置３０４の距離計算式記憶回路２１４があらかじめ記憶しておいてもよいし、表示モード切り換えスイッチ１６０、第１入力スイッチ１６２及び第２入力スイッチ１６４を用いて使用者が入力し、この入力した値を距離計算式記憶回路２１４が記憶していてもよい。
【００３４】
距離演算回路２１６は、２レーザー光検出回路３１８が出力する信号を入力し、距離計算式記憶回路２１４が記憶している距離計算式（式９）を用いてレーザー装置１０２から施工高さ表示装置３０４までの距離ＬＲＳを演算する。
高さ演算回路２２４は、勾配記憶回路２２０が記憶している勾配ＳＬＡと、距離演算回路２１６が出力する距離ＬＲＳを用いて、（式３）により施工高さＨＩＧを演算する。高さ表示部２２６は、高さ演算回路２２４の出力信号を入力して、施工高さＨＩＧの計算結果を表示する。
【００３５】
（４）本発明の施工高さ表示装置の具体的な構成と作動
本発明の施工高さ表示装置は、図２２に示すように、電池等の電源６０４と、水晶振動子等の源振６０６と、レーザー光を受光する１つのＣＣＤ６０８又は２つのＣＣＤ６０８及び６０９（図には２つ示している）と、処理プログラムを記憶したＲＯＭ６１０と、装置の作動を制御し、必要なデータを入力するための１つ以上のスイッチ６２１〜６２６と、これらのスイッチから入力したデータを記憶するためのＲＡＭ６３０と、ＲＯＭ６１０に記憶されている処理プログラムを動作させ、ＲＯＭ６１０及び又はＲＡＭ６３０に記憶したデータを用いて、計数処理、演算処理及び比較処理を行うＣＰＵ６５０と、警告を発する警告ブザー６５６と、データの入力結果及び又は演算結果を表示するＬＣＤパネル６６０とを備えている。
スイッチ６２１をオンさせて施工高さ表示装置を動作状態にする。次に、ＣＣＤ６０８及び又は６０９がレーザー光を受光すると、ＣＰＵ６５０はＲＯＭ６１０が記憶している距離計算式とＲＡＭ６３０が記憶している勾配のデータを用いて、レーザー装置から施工高さ表示装置までの距離を演算して、施工すべき高さを演算する。演算された施工すべき高さはＬＣＤパネル６６０に表示される。
必要に応じて、ＣＰＵ６５０はＲＯＭ６１０が記憶している距離計算式とＲＡＭ６３０が記憶している勾配のデータ、レーザー光傾きのデータ、カーソル位置のデータ等を用いて、レーザー装置から施工高さ表示装置までの距離を演算して、施工すべき高さを演算する。
必要に応じて、ＬＣＤパネル６６０を用いて勾配のデータ、レーザー光傾きのデータ等の入力データを表示することができる。
スイッチ６２１〜６２６は、ラバースイッチ、メンブレンスイッチ、タッチスイッチ等のいずれを用いてもよく、更に、テンキーを備えてもよい。
ＬＣＤパネル６６０の代わりに、蛍光管、ＬＥＤ等を用いてもよい。
電源６０４はリチウム電池又は銀電池を用いるのがよい。
【００３６】
（５）なお、本発明は下記の構成としてもよい。
〔１〕レーザー光の光束を回転させて照射するレーザー装置と、前記レーザー装置が照射するレーザー光を入射する受光部と、前記レーザー装置と前記受光部との間の距離を演算するための距離計算式を記憶している距離計算式記憶回路と、前記受光部の出力する出力信号に基づいて前記距離計算式記憶回路が記憶している距離計算式を用いて前記レーザー装置と前記受光部との間の距離を演算する距離演算回路と、前記レーザー装置に対する施工傾斜を入力する傾斜設定値入力部材と、前記傾斜設定値入力部材に入力された傾斜設定値と前記距離演算回路の出力する信号に基づいて施工高さを演算する高さ演算回路と、前記高さ演算回路の出力する信号に基づいて施工高さを表示する高さ表示部とを有する施工高さ表示装置と、
を備えていることを特徴とする施工高さ設定装置。
〔２〕レーザー光の傾きを入力するレーザー光傾き入力部材と、入力したレーザー光の傾きの値を記憶するレーザー光傾き記憶回路と、レーザー光傾き記憶回路が記憶しているレーザー光の傾きの値を表示するレーザー光傾き表示部とを更に備えていることを特徴とする、上記〔１〕に記載した施工高さ設定装置。
〔３〕前記受光部に入射する前記レーザー光の入射時間を計測し、その計測結果を前記距離演算回路に出力するレーザー光検出回路を備えていることを特徴とする、上記〔１〕又は〔２〕に記載した施工高さ設定装置。
〔４〕前記レーザー装置は、前記レーザー光を変調するレーザー光変調回路を備え、
前記施工高さ表示装置は、前記受光部の出力する出力信号に基づいて前記レーザー光のパルス数を計数するパルス計数回路と、前記パルス計数回路の出力する出力信号に基づいて前記レーザー装置と前記受光部との間の距離を演算する距離演算回路とを備えている、
ことを特徴とする、上記〔１〕又は〔２〕に記載した施工高さ設定装置。
〔５〕切り欠きを有し、本体に対して摺動可能に設けられたカーソルと、前記カーソルの位置を検出するカーソル位置検出回路と、前記カーソル位置検出回路の出力する信号と、前記高さ位置検出回路の出力する信号とを比較して、その比較結果に基づいて警告ブザーを駆動させる信号を出力するカーソル位置比較回路とを備えていることを特徴とする、上記〔１〕から〔４〕のいずれか１項に記載した施工高さ設定装置。
〔６〕距離計算式記憶回路が、地球の球面誤差を補正するための補正式を記憶しており、前記距離演算回路は、前記施工高さ表示装置とレーザー装置との間の距離を計算するとともに、地球の球面誤差を補正する補正量を計算して、それらの計算結果を高さ演算回路に出力し、前記高さ演算回路は施工高さを計算し、その計算結果から地球の球面誤差を補正する補正量を補正して、補正した結果を前記高さ表示部で表示することを特徴とする、上記〔１〕から〔５〕のいずれか１項に記載した施工高さ設定装置。
〔７〕レーザー光の光束を回転させて照射するレーザー装置と、前記レーザー装置が照射するレーザー光を入射する受光部と、前記レーザー光を入射する第１受光部及び第２受光部と、前記第１受光部及び前記第２受光部が受光したレーザー光を検出する２レーザー光検出回路と、前記レーザー装置から施工高さ表示装置までの距離を求める距離計算式を記憶している距離計算式記憶回路と、前記２レーザー光検出回路が出力する出力信号に基づいて、前記距離計算式記憶回路が記憶している距離計算式を用いて施工高さ表示装置までの距離を求める距離演算回路と、施工に必要な勾配を入力する勾配入力部材と、前記勾配入力部材が出力する出力信号に基づいて入力した勾配を記憶する勾配記憶回路と、前記距離演算回路が出力する出力信号及び前記勾配記憶回路が記憶している勾配の記憶内容に基づいて、施工すべき高さを演算する高さ演算回路と、前記高さ演算回路の出力する出力信号に基づいて施工すべき高さを表示する高さ表示部と、を備えていることを特徴とする施工高さ設定装置。
〔８〕前記第１受光部又は前記第２受光部のうちの少なくとも一方の受光部が受光したレーザー光の状態を検出する受光状態検出回路と、このレーザー光の検出結果を表示する指標部とを有することを特徴とする、上記〔７〕に記載した施工高さ設定装置。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、下記の効果を有する。
（１）勾配の施工を行うのに、レベル、トランシット等の測量機を用いて測量を行う必要がない。
（２）レーザー照射装置の構造を簡単にすることができる。
（３）基準位置に対して、種々の方向及び異なる距離の場所について、高い精度で勾配の施工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の施工高さ表示装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】  本発明の施工高さ設定装置を示す説明図である。
【図３】  本発明の第１の実施の形態のレーザー装置の照射したレーザー光が受光部を照射している状態を示す説明図である。
【図４】  本発明の第１の実施の形態のレーザー装置及び施工高さ表示装置のブロック図である。
【図５】  本発明の第１の実施の形態の施工高さ表示装置の受光部を横切るレーザー光の光束を示す側面図である。
【図６】  本発明の第１の実施の形態の施工高さ表示装置の受光部の出力信号を示す図である。
【図７】  本発明の第１の実施の形態の施工高さ表示装置の受光部の出力信号を示す図である。
【図８】  本発明の第１の実施の形態の施工高さ表示装置の受光部の出力信号と、スタートエッジ及びストップエッジの関係を示す図である。
【図９】  本発明の第１の実施の形態の施工高さ表示装置のレーザー光検出回路の動作を示す図である。
【図１０】  レーザー装置から照射されるレーザー光が変調されている場合における、本発明の第１の実施の形態の施工高さ表示装置の受光部の出力信号を示す図である。
【図１１】  レーザー装置から照射されるレーザー光ＬＢが変調されている場合における、本発明の第１の実施の形態の施工高さ表示装置の整形されたパルス信号を示す図である。
【図１２】  本発明の第２の実施の形態の施工高さ表示装置のブロック図である。
【図１３】  本発明の第２の実施の形態の施工高さ表示装置が高さを表示している状態を示す説明図である。
【図１４】  本発明の第２の実施の形態の施工高さ表示装置を用いて円錐状の勾配を設定する場合を示す説明図である。
【図１５】  本発明の第２の実施の形態の施工高さ表示装置を用いて地球の球面誤差を補正する場合を示す説明図である。
【図１６】  本発明の施工高さ表示装置の第３の実施の形態を示す斜視図である。
【図１７】  本発明の第３の実施の形態の施工高さ表示装置のブロック図である。
【図１８】  本発明の第３の実施の形態のレーザー装置の照射したレーザー光が受光部を照射している状態を示す説明図である。
【図１９】  本発明の第３の実施の形態の施工高さ表示装置の受光部を横切るレーザー光の光束を示す側面図である。
【図２０】  本発明の第３の実施の形態の施工高さ表示装置の受光部の出力信号を示す図である。
【図２１】  本発明の第３の実施の形態の施工高さ表示装置の受光部の出力信号を示す図である。
【図２２】  本発明の施工高さ表示装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００  施工高さ設定装置
１０２  レーザー装置
１０４  施工高さ表示装置
１０８  データ表示部
１１２  受光部
１１８  指標部
１２０  下向き表示部分
１２２  上向き表示部分
１２４  基準位置表示部分
１３０  本体
１４０  切り欠き
１５０  電源スイッチ
１５２  検出精度調整ボタン
１５４  警告ブザーｏｎ／ｏｆｆボタン
１５６  警告ブザー
１６０  表示モード切り換えスイッチ
１６２  第１入力スイッチ
１６４  第２入力スイッチ
１７２  光源部
１７４  発光制御回路
１７６  投光光学系
１７８  光束回転部材
２１０  受光状態検出回路
２１２  レーザー光検出回路
２１４  距離計算式記憶回路
２１６  距離演算回路
２１８  勾配入力部材
２２０  勾配記憶回路
２２２  勾配表示部
２２４  高さ演算回路
２２６  高さ表示部
２３０  レーザー光傾き入力部材
２３２  レーザー光傾き記憶回路
２３４  レーザー光傾き表示部
２７０  施工高さ表示装置
２７２  カーソル
２７２  カーソル位置検出回路
２７４  カーソル位置検出回路
２７６  カーソル位置比較回路
３０４  施工高さ設定装置
３１２  第１受光部
３１４  第２受光部
３１６  受光状態検出回路
３１８  ２レーザー光検出回路
３６０、３６２、３６４  モード設定スイッチ
６０４  電源
６０６  源振
６０８、６０９  ＣＣＤ
６１０  ＲＯＭ
６２１〜６２６  スイッチ
６３０  ＲＡＭ
６５０  ＣＰＵ
６６０  ＬＣＤパネル
【図１】
0003790023.tif 000002
【図２】
0003790023.tif 000003
【図３】
0003790023.tif 000004
【図４】
0003790023.tif 000005
【図５】
0003790023.tif 000006
【図６】
0003790023.tif 000007
【図７】
0003790023.tif 000008
【図８】
0003790023.tif 000009
【図９】
0003790023.tif 000010
【図１０】
0003790023.tif 000011
【図１１】
0003790023.tif 000012
【図１２】
0003790023.tif 000013
【図１３】
0003790023.tif 000014
【図１４】
0003790023.tif 000015
【図１５】
0003790023.tif 000016
【図１６】
0003790023.tif 000017
【図１７】
0003790023.tif 000018
【図１８】
0003790023.tif 000019
【図１９】
0003790023.tif 000020
【図２０】
0003790023.tif 000021
【図２１】
0003790023.tif 000022
【図２２】
0003790023.tif 000023