(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行光からなる第１直線ビームと第２直線ビームとを互いに逆となる方向に出射する光源装置の前記第１直線ビームと前記第２直線ビームとを平行にするための平行調整方法であって、
あらゆる方向からの入射光をその入射光と平行な方向へ反射するキャッツ光学系に前記第１直線ビームを直接入射させ、
前記キャッツ光学系によって反射された前記第１直線ビーム及び前記光源装置から出射された前記第２直線ビームを直接同一の集光光学系に入射させ、
前記集光光学系の焦点面近傍に配置されたビーム検出手段を用いて前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点を観測し、
前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での夫々の通過点が重なるように、前記第１直線ビームの出射方向及び前記第２直線ビームの出射方向を夫々調節する
ことを特徴とする直線ビームの平行調整方法。
【請求項２】
前記光源装置は、略平行光を出射する回転投光部を回転させてこの略平行光を所定の走査面内で走査するとともに、前記第１直線ビームと前記第２直線ビームを前記走査面に直交し且つ互いに逆となる方向に出射する
ことを特徴とする請求項１記載の直線ビームの平行調整方法。
【請求項３】
前記略平行光は、レーザ光である
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の直線ビームの平行調整方法。
【請求項４】
前記ビーム検出手段は、前記集光光学系の焦点位置を示すチャートであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の直線ビームの平行調整方法。
【請求項５】
前記ビーム検出手段は、前記集光光学系の焦点面近傍に、その受光面を前記集光光学系の光軸に直交させた状態で設置された２次元ポジション・センシティブ・ディテクタである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の直線ビームの平行調整方法。
【請求項６】
前記キャッツ光学系はコーナキューブである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の直線ビームの平行調整方法。
【請求項７】
前記ビーム検出手段は、前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置であるかどうかの識別に供される
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の直線ビームの平行調整方法。
【請求項８】
前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が、夫々前記集光光学系の光軸位置と重なるように、前記第１直線ビームの出射方向及び前記第２直線ビームの前記光源装置からの出射方向を夫々調節する
ことを特徴とする請求項７記載の直線ビームの平行調整方法。
【請求項９】
最初に前記第１直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第１直線ビームの前記光源装置からの出射方向を調節した後に、前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第２直線ビームの前記光源装置からの出射方向を調節する
ことを特徴とする請求項８記載の直線ビームの平行調整方法。
【請求項１０】
最初に前記第２直線ビームの前記集光光学系への入射を遮った状態で前記第１直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第１直線ビームの光源装置からの出射方向を調節した後に、前記第１直線ビームの前記集光光学系への入射を遮った状態で前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第２直線ビームの前記光源装置からの出射方向を調節する
ことを特徴とする請求項９記載の直線ビームの平行調整方法。
【請求項１１】
前記光源装置は前記第２直線ビームの出射方向を可変調節するための出射方向調整部を有しているとともに、
最初に前記第１直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記光源装置自体の方向を調節した後に、前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記出射方向調整部を調整する
ことを特徴とする請求項９または１０記載の直線ビームの平行調整方法。
【請求項１２】
前記光源装置は、前記走査面と平行な面内で回転するとともに、その回転軸に沿って入射したレーザ光の一部を前記第１直線ビームとして透過して残りを反射する第１反射面及びこの第１反射面で反射された略平行光を前記走査面の方向に反射する第２反射面を有するペンタプリズムを有する
ことを特徴とする請求項１１記載の直線ビームの平行調整方法。
【請求項１３】
前記光源装置は、光源から出射された略平行光を、前記ペンタプリズムに入射される略平行光と前記第２直線ビームに分離するビームスプリッタを有する
ことを特徴とする請求項１２記載の直線ビームの平行調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１直線ビームと第２直線ビームとを互いに逆となる方向に出射する光源装置における、各直線ビームの出射方向の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、土木、建築などの分野では、水平線や垂直線の墨出しを行うためのレーザ測量装置（いわゆるレーザプレーナ）が使用されている。このレーザ測量装置は、レーザ光を射出する投光部を回転させてこのレーザ光を周方向に走査し、このレーザ光の軌跡によって壁面などの被投射面に垂直または水平方向の基準線を投射するものである。
【０００３】
図５にレーザ測量装置の構成を示す。この図５は水平方向のレーザ光走査を行うために、レーザ測量装置を鉛直に立てた状態を示している。レーザ測量装置１１は、略円筒状の本体ハウジング１２と、この本体ハウジング１２の上端面１２ｂから回転投光部１５を突出させた状態でこの本体ハウジング１２内に格納された投光装置１３と、この回転投光部１５の回転駆動用バッテリーを収容するために本体ハウジング１２の底部に設けられたバッテリーケース１７とから構成されている。このように構成されたレーザ測量装置１１のレーザ出射光学系を、図５及び図６を参照して、簡単に説明する。
【０００４】
本体ハウジング１２内の本体部２０に設けられたレーザダイオード２３から出射されたレーザ光Ｌ0は、偏光ビームスプリッタ２７によりλ／４板２８側へ９０度反射される。このλ／４板２８のペンタプリズム側面にはレーザ光の一部を偏光ビームスプリッタ２７に向けて反射する部分透過膜２８ａがコーティングされている。
【０００５】
部分透過膜２８ａによって反射され、偏光ビームスプリッタ２７を透過したレーザ光（以下、下部直線ビームＬ2と表記する）は、２枚のウェッジプリズム２９ａ、２９ｂを透過して、投光装置１３の下端から出射される。
【０００６】
一方、部分透過膜２８ａを透過したレーザ光Ｌ1は、ペンタプリズム３５に入射する。このペンタプリズム３５の第１反射面３５ａには、部分透過膜１４がコーティングされている。従って、ペンタプリズム３５に入射したレーザ光のうち一部（以下、上部直線ビームＬ4と表記する）が、そのまま直進して、楔形プリズム３４を透過して、投光装置１３の上端から出射される。一方、ペンタプリズム３５に入射したレーザ光の残り（以下、レーザ光Ｌ3と表記する）は、ペンタプリズム３５によって常時直角に反射され、投光用窓３３から水平方向に出射される。
【０００７】
このようにして、レーザ装置から出射されたレーザ光Ｌ3は、回転投光部１５ごとペンタプリズム３５がレーザ光Ｌ1に直交する面内で回転することにより、壁面などに垂直または水平方向の基準線を投射する。
【０００８】
また、上部直線ビームＬ4及び下部直線ビームＬ2は、それぞれ天井や床などに基準スポットを投射する。これら上部直線ビームＬ4及び下部直線ビームＬ2のビーム軸は、基準線を形成するレーザ光Ｌ3のビーム軸に対して常に９０度の角度を保持するように設計されている。従って、これら２つの基準スポットを結ぶ直線と、レーザ光Ｌ3が形成する基準線とは常に直交することになる。そして、これら２つの基準スポットが、水平線や垂直線を形成するための測量基準点に投射されるように、レーザ測量装置１１の位置及び向きを調整することにより、所定の位置に正確に水平線や垂直線を形成することができるのである。また、これら２つの基準スポットにより、床面の所定の点の鉛直線上に位置する天井面上の点を、容易に求めることができる。
【０００９】
しかしながら、光学部品の取り付け時に生じる機械的誤差や各光学部品の性能のバラツキ等に起因して、レーザ測量装置の組み上げの段階で、各レーザ光Ｌ0〜Ｌ4の向きが設計値通りにならない場合がある。この場合、上部直線ビームＬ4とレーザ光Ｌ3のビーム軸同士は、ペンタプリズム３５により正確に垂直に保たれるが、下部直線ビームＬ2とレーザ光Ｌ3のビーム軸同士がなす角度は、上記のような理由のため、正確に垂直に保つことが困難である。
【００１０】
そこで、下部直線ビームＬ2とレーザ光Ｌ3とが正確に垂直になるように、下部直線ビームＬ2のビーム軸を調整する必要がある。具体的には、上部直線ビームＬ4と下部直線ビームＬ2とが平行になるように下部直線ビームＬ2のビーム軸を調整する。上部直線ビームＬ4とレーザ光Ｌ3のビーム軸は正確に垂直に保たれているので、このようにして、レーザ光Ｌ3と下部直線ビームＬ2を垂直に調整することができる。
【００１１】
このような上下直線ビームのビーム軸の平行調整は、通常、レーザ測量装置の製造過程において、投光装置１３を本体ハウジング１２内に納める前の段階で行う。以下、図７を用いて従来の上下直線ビームの平行調整方法の例を説明する。
【００１２】
従来の直線ビームの平行調整方法では、２台のオートコリメータを用いる。オートコリメータ９１ａ、９１ｂは、コリメータレンズ９４ａ、９４ｂと、このコリメータレンズ９４ａ、９４ｂの焦点位置で交わる十字線のチャート９３ａ、９３ｂを有する透明板９２ａ、９２ｂと、接眼レンズ９５ａ、９５ｂとを備えている。そして、まず、図７（ａ）に示すように、２台のオートコリメータ９１ａ、９１ｂのコリメータレンズ９４ａ、９４ｂを対向させるように配置する。オートコリメータ９１ａの接眼レンズ９５ａからオートコリメータ９１ｂのコリメーターレンズ９４ｂを覗くと、自らのオートコリメータ９１ａのチャート９３ａと他のオートコリメータ９１ｂのチャート９３ｂとを同一視度で見ることができる。同様に、オートコリメータ９２ｂからも、両チャート９３ａ、９３ｂを同一視度で見ることができる。
【００１３】
次に、作業者は、一方のオートコリメータ９１ａを覗きながら、両チャート９３ａ、９３ｂが完全に重なって見えるように、オートコリメータ９１ａ、９１ｂの光軸の位置及び向きを互いに調節する。この調節により、オートコリメータ９１ａ、９１ｂの光軸を平行にすることができる。
【００１４】
次に、図７（ｂ）に示すように、対向させた２つのオートコリメータ９１ａ、９１ｂの間に、レーザ測量装置１１の投光装置１３を配置する。この状態でレーザダイオード２３を励起すると、投光装置１３の下端からは下部直線ビームＬ2が出射され、投光装置１３の上端からは上部直線ビームＬ4が出射される。この段階では、下部直線ビームＬ2のビーム軸と上部直線ビームＬ4のビーム軸とは、平行となるように調整されていない。
【００１５】
そして、オートコリメータ９１ａから投光装置１３を覗き、投光装置１３の上端から出射されている上部直線ビームＬ4のスポットとチャート９３ａの中心とが完全に重なって見えるように、投光装置１３の位置及び向きを調節する。これにより、オートコリメータ９１ａの光軸９６ａと上部直線ビームＬ4のビーム軸とを平行に調整することができる（図７（ｃ））。
【００１６】
次に、オートコリメータ９１ｂから本体部２０を覗き、本体部２０から出射されている下部直線ビームＬ2のスポットとチャート９３ｂの中心とが完全に重なって見えるように、下部直線ビーム調整部２９に格納されたウェッジプリズム２９ａ、２９ｂをそれぞれ回転させて、下部直線ビームＬ2のビーム軸の向きを調節する。これにより、オートコリメータ９１ｂの光軸９６ｂと下部直線ビームＬ2のビーム軸とを平行に調整することができる（図７（ｄ））。このように調整すると、上部直線ビームＬ4、下部直線ビームＬ2はそれぞれ光軸９６ａ、９６ｂと平行であることから、上部直線ビームＬ4と下部直線ビームＬ2とが互いに平行となる。以上のようにして、上部直線ビームＬ4のビーム軸と下部直線ビームＬ2のビーム軸とを、平行に調整することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、レーザ測量装置の上部直線ビームＬ4のビーム軸と下部直線ビームＬ2のビーム軸との平行調整は、２台のオートコリメータを用いて行うことができる。しかしながら、この方法では、２台のオートコリメータを対向して使用するため、狭い場所での調整が困難である、ビーム軸を調整するための作業者が少なくとも２人必要であるため効率が悪い、などの問題があった。
【００１８】
また、オートコリメータの光軸同士の平行調整誤差が入るため、上下直線ビームのビーム軸同士の平行誤差が大きくなるという問題があった。
さらに、従来の方法では、レーザ光を目視して平行調整を行うため、測定分解能が低くなる、人体に影響を及ぼす、などの問題点があった。
【００１９】
そこで、本発明の課題は、光源装置の上下直線ビームの平行調整を、省スペースで容易に行うことができる調整方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
すなわち、請求項１記載の発明は、略平行光からなる第１直線ビームと第２直線ビームとを互いに逆となる方向に出射する光源装置の前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームのビーム軸同士を平行にするための平行調整方法において、イ）あらゆる方向からの入射光をその入射光と平行な方向へ反射するキャッツ光学系に前記第１直線ビームを直接入射させ、ロ）キャッツ光学系によって反射された前記第１直線ビーム及び前記レーザ測量装置から出射された前記第２直線ビームを直接同一の集光光学系に入射させ、ハ）その集光光学系の焦点面近傍に配置されたビーム検出手段を用いて前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの集光光学系の焦点面近傍での通過点を観測し、ニ）前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの、前記集光光学系の焦点面近傍でのそれぞれの通過点が重なるように、前記第１直線ビームの出射方向及び前記第２直線ビームの出射方向をそれぞれ調節することを特徴とする。
【００２１】
ここで、集光光学系とこの集光光学系の焦点面近傍に配置されたビーム検出手段としては、具体的には、オートコリメータなどを利用することができる。オートコリメータは、接眼レンズと、集光光学系としてのコリメータレンズと、そのコリメータレンズの焦点位置にビーム位置検出手段としてのチャートを有する透明板を備えた光学測定機であり、２つの光束の角度差を検出したり、オートコリメータに入射する光束とオートコリメータの光軸との角度差を検出することができる。
【００２２】
また、このような集光光学系とビーム検出手段は、対物レンズ，及びこの対物レンズの焦点位置にチャートを有するピント板を備えた望遠鏡であってもよいし、対物レンズ，及びこの対物レンズの焦点位置にチャートを有するスクリーン又は撮像手段を備えた光学装置であっても良い。
【００２３】
上記のようなビーム検出手段としてのチャートは、集光光学系の焦点位置を示すいずれのものであってもよい。例えば、十字線のような図形でもよいし、目盛りや点などでもよい。また、ビーム位置検出手段は、集光光学系の焦点位置に設置された２次元ポジション・センシティブ・ディテクタ（Position Sensitive Detector、以下ＰＳＤと表記する）であってもよい。
【００２４】
キャッツ光学系とは、入射光に対して１８０度の偏向角で射出する光学部品であり、コーナキューブが用いられてもよいし、キャッツアイが用いられてもよい。また、コーナキューブの頂角の部分が削り取られた形状のプリズム（変形コーナキューブ）が用いられてもよい。
【００２５】
請求項２記載の発明は、請求項１の光源装置が、略平行光を出射する回転投光部を回転させてこのレーザ光を所定の走査面内で走査するとともに、前記第１直線ビームと前記第２直線ビームを前記走査面に直交し且つ互いに逆となる方向に出射することで、特定したものである。
【００２６】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の略平行光が、レーザ光であることで特定したものである。
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のビーム位置検出手段が、前記集光光学系の焦点位置を示すチャートであることで、特定したものである。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のビーム位置検出手段が、前記集光光学系の焦点面近傍に、その受光面を前記集光光学系の光軸に直交させた状態で設置された２次元ポジション・センシティブ・ディテクタであることで、特定したものである。
【００２８】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のキャッツ光学系がコーナキューブであることで、特定したものである。
請求項７記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のビーム位置検出手段が、前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置であるかどうかの識別に供されることで、特定したものである。
【００２９】
請求項８記載の発明は、請求項７において、前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が夫々前記集光光学系の光軸位置と重なるように、前記第１直線ビームの出射方向及び前記第２直線ビームの前記レーザ測量装置からの出射方向を夫々調節することで、特定したものである。
【００３０】
請求項９記載の発明は、請求項８において、前記第１直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第１直線ビームの前記レーザ測量装置からの出射方向を調節した後に、前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第２直線ビームの前記レーザ測量装置からの出射方向を調節することで、特定したものである。
【００３１】
請求項１０記載の発明は、請求項９において、最初に前記第２直線ビームの前記集光光学系への入射を遮った状態で前記第１直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第１直線ビームの前記レーザ測量装置からの出射方向を調節した後に、前記第１直線ビームの前記集光光学系への入射を遮った状態で前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第２直線ビームの前記レーザ測量装置からの出射方向を調節することで、特定したものである。
【００３２】
請求項１１記載の発明は、請求項９または１０の光源装置が前記第２直線ビームの出射方向を可変調節するための出射方向調整部を有しているとともに、最初に前記第１直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記光源装置自体の方向を調節した後に、前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記出射方向調整部を調整することで、特定したものである。
【００３３】
請求項１２記載の発明は、請求項１１の光源装置が、前記走査面と平行な面内で回転するとともに、その回転軸に沿って入射したレーザ光の一部を前記第１直線ビームとして透過して残りを反射する第１反射面及びこの第１反射面で反射されたレーザ光を前記走査面の方向に反射する第２反射面を有するペンタプリズムを有することで、特定したものである。
【００３４】
請求項１３記載の発明は、請求項１２の光源装置が、レーザ光源から出射されたレーザ光を、前記ペンタプリズムに入射されるレーザ光と前記第２直線ビームに分離するビームスプリッタを有することで、特定したものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
（ｉ）レーザ測量装置の構成
本実施形態による直線ビームの平行調整方法の各実施例を説明する前に、調整対象としてのレーザ測量装置（光源装置）の構成を説明する。
【００３６】
図５は、本実施例の直線ビームの調整方法の実施対象としてのレーザ測量装置の構成を示す断面図である。この図５は、水平方向へのレーザ光走査を行うためにレーザ測量装置を鉛直方向に立てた状態を示している。
【００３７】
図５に示すように、レーザ測量装置１１は、略円筒状の本体ハウジング１２と、この本体ハウジング１２の上端面１２ｂからその回転投光部１５を突出させた状態でこの本体ハウジング１２内に格納された投光装置１３と、この投光装置１３の回転投光部１５を囲繞する上部ハウジング１６と、投光装置１３の駆動用バッテリを収容するために本体ハウジング１２の底部に設けられたバッテリーケース１７とから構成されている。
【００３８】
〔本体ハウジング〕
略円筒形状である本体ハウジング１２の上端面１２ｂには、その中心軸と同軸に、すり鉢状の摺動案内部１９が形成されている。この摺動案内部１９の底面には、円形の摺動穴１９ａが、その中心軸と同軸に形成されている。
【００３９】
この摺動案内部１９の側方にあたる本体ハウジング１２の内面には、その中心軸に向けて突出形成されたブラケット４２が形成されている。このブラケット４２は、本体ハウジング１２の中心軸を中心として相互に９０度ずれた位置に、２個形成されている。また、これら２個のブラケット４２と中心軸とでなす角を二等分する方向における摺動案内部１９外面（本体ハウジング１２内部の面）には、支持突起５１が形成されている。
【００４０】
また、本体ハウジング１２の下端面には、その中心軸と同軸に、円孔１２ａが形成されている。
【００４１】
〔バッテリーケース〕
バッテリーケース１７は、本体ハウジング１２の外径と同径の円筒形状を有している。このバッテリーケース１７の上端面及び下端面の中心には、本体ハウジング１２の下端面に形成された円孔１２ａと同軸同径の円孔１７ａ，１７ｂが形成されている。
【００４２】
〔上部ハウジング〕
上部ハウジング１６は本体ハウジング１２の中心軸と同軸の箱型を成し、中心軸と同方向に伸びる４つの側面には、透明部材からなる窓（出射部）１６ｂが構成され、さらに、この窓１６ｂの端面を閉じる不透明部材からなる蓋１６ｃが構成されている。この蓋１６ｃの中心には、透明部材３６が填め込まれている円孔１６ａが形成されている。
【００４３】
〔投光装置〕
投光装置１３は、回転投光部１５と、ベアリング１０を介してこの回転投光部１５を回転自在且つ同軸に保持する本体部２０とから、構成されている。この本体部２０には、その中心軸に沿ってその全体を貫通する中空のレーザ光光路２０ｂと、このレーザ光光路２０ｂから直角に分岐したレーザ光光路２０ａとが、形成されている。また、回転投光部１５には、このレーザ光光路２０ｂと同軸に連通するとともにその回転軸と同軸に形成された中空のレーザ光光路１５ａ，及びこのレーザ光光路１５ａに連通するとともに端面方向及び側方に開口を有するペンタプリズム収納部１５ｂが、形成されている。
【００４４】
（レーザ出射光学系）
これら各レーザ光光路２０ａ，２０ｂ，１５ａ内に内蔵されているレーザ出射光学系の光学構成を、図５及び図６を参照して説明する。
【００４５】
本体部２０内のレーザ光光路２０ａ及び２０ｂの交点には、偏光ビームスプリッタ２７が固定されている。また、このレーザ光光路２０ａの端面には、レーザダイオード２３が固定されており、その中間部には、コリメータレンズ２４及びアナモフィックレンズ１８が固定されている。また、レーザ光光路２０ｂ内のバッテリケース側には、ウェッジプリズム２９ａ，２９ｂが格納された下部直線ビーム光軸調整部２９（出射方向調整部）が固定されている。また、レーザ光光路２０ｂ内の回転投光部側には、偏光ビームスプリッタ２７側から順に、λ／４板２８，半透膜２８ａ，前群レンズ３１，及び後群レンズ３２が固定されている。また、回転投光部１５のペンタプリズム収容部１５ｂ内には、ペンタプリズム３５及び楔型プリズム３４が固定されている。
【００４６】
レーザ光源としてのレーザダイオード２３は、偏光ビームスプリッタ２７の偏光分離面２７ａに対するＳ偏光面（紙面に垂直な面）内で直線偏光するレーザ光を発振する。コリメータレンズ２４は、レーザダイオード２３から出射されたレーザ光を平行光にするレンズである。また、アナモフィックレンズ１８は、コリメータレンズ２４を透過したレーザ光の断面形状を真円形に修正するためのレンズである。
【００４７】
偏光ビームスプリッタ２７内には、レーザダイオード２３からのレーザ光Ｌ0のビーム軸に対してλ／４板２８側に４５度傾いた偏光分離面２７ａが、形成されている。この偏光分離面２７ａは、Ｓ偏光を１００パーセント反射するとともにＰ偏光を１００パーセント透過する特性を有している。従って、アナモフィックレンズ１８を透過したレーザ光は、１００パーセントλ／４板２８側へ反射される。
【００４８】
λ／４板２８は、光軸を中心にその光学軸の方向を偏光分離面２７ａに対するＰ偏光面（紙面と平行な面）に対して４５度傾けた状態で、偏光ビームスプリッタ２７に貼付けられている。従って、λ／４板２８は、入射した直線偏光を円偏光に変換する。このλ／４板２８のペンタプリズム３５側面には、レーザ光の一部を偏光ビームスプリッタ２７に向けて反射する部分透過膜２８ａが形成されている。この半透膜２８ａにおいて反射された円偏光のレーザ光は、λ／４板２８に再入射し、Ｐ偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ２７を透過する。
【００４９】
この偏光ビームスプリッタ２７を透過したレーザ光（下部直線ビーム）Ｌ2は、ウェッジプリズム２９ａ，２９ｂを透過し、投光装置１３の下端から出射される。
【００５０】
ウェッジプリズム２９ａ、２９ｂは、平行より僅かに角度を持って相対した平面からなる光学素子である。下部直線ビームＬ2のビーム軸は、ウェッジプリズム２９ａ、２９ｂにより僅かに屈曲される。従って、本体部２０の中心軸を軸として各ウェッジプリズム２９ａ、２９ｂをそれぞれ回転させることにより、下部直線ビームＬ2のビーム軸の角度調整を行うことができる。
【００５１】
一方、部分透過膜２８ａを透過したレーザ光が入射する前群レンズ３１は負レンズであり、レーザ光光路２０ｂ内に進退自在に挿入された摺動円筒部材３０内に保持されている。また、この前群レンズ３１によって発散されたレーザ光が入射する後群レンズ３２は正レンズであり、レーザ光光路２０ｂ内に固定されている。従って、これら前群レンズ３１及び後群レンズ３２は、入射されたレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダを構成する。そして、前群レンズ３１を移動させることにより、ビームウェストの形成位置を可変することができる。
【００５２】
後群レンズ３２を透過したレーザ光が入射するペンタプリズム３５は、回転投光部１５のペンタプリズム収納部１５ｂ内に、この回転投光部１５と一体に回転するように固定されている。このペンタプリズム３５は、レーザ光が入射する光入射面３５ｃと、この光入射面３５ｃに対して２２．５度傾いているとともにこの光入射面３５ｃから入射したレーザ光が入射する第１反射面３５ａと、この第１反射面３５ａに対して４５度傾いているとともにこの第１反射面で反射されたレーザ光を再度反射する第２反射面３５ｂと、光入射面３５ｃに対して直角をなしているとともに第２反射面３５ｂで反射されたレーザ光Ｌ3を出射する光出射面３５ｄとを有している。従って、ペンタプリズム３５が図５及び図６の面内で傾いたとしても、レーザ光Ｌ1のビーム軸と出射レーザ光Ｌ3のビーム軸との間の角度は、常に９０度に保持される。なお、第２反射面３５ｂには増反射膜がアルミニューム蒸着によって形成されているので、この第２反射面３５ｂにおいてレーザ光は１００パーセント内面反射する。一方、第１反射面３５ａには反射率７０〜８０パーセントの部分透過膜１４が形成されている。従って、２０〜３０パーセントのレーザ光（上部直線ビーム）Ｌ4が、この第１反射面３５ａを透過し、楔型プリズム３４を通って、投光装置１３の上端から出射される。上部直線ビームＬ4は、レーザ光Ｌ1と同軸上に出射されるので、上部直線ビームＬ4とレーザ光Ｌ3のビーム軸の間も常に９０度に保持される。
【００５３】
一方、ペンタプリズム３５の光出射面３５ｄから出射されたレーザ光Ｌ3は、ペンタプリズム収容部１５ｂの側方に開口した投光用窓３３、及び上部ハウジング１６の窓１６ｂを透過して、出射される。このようにして出射されたレーザ光Ｌ3は、回転投光部１５ごとペンタプリズム３５がレーザ光Ｌ1に直交する面内（所定の走査面内）で回転することにより、壁面などに垂直または水平方向の基準線を投射する。
【００５４】
（傾動機構）
次に、図５に戻り、投光装置１３を本体ハウジング１２内においてあらゆる方向に傾動可能とするための構成を説明する。
【００５５】
この本体部２０の上部には、摺動案内部１９内に保持される膨出部２１が形成されている。この膨出部２１は、摺動孔１９ａの内径よりも大径の外径を有する円筒状部分とこの大径の円筒状部分と他の部分とを繋ぐ半球面部分とから構成されている。従って、この膨出部２１は、その半球面部分が摺動孔１９ａ内に当接した状態で、摺動孔１９ａから脱落することなく保持されている。投光装置１３の本体ハウジング１２への保持は、この部分の接触によってのみなされているので、摺動孔１９ａ内で膨出部２１の半球面部分を回転させることにより、投光装置１３全体をその半球部分の球心を中心にあらゆる方向に傾動させることができる。
【００５６】
この傾動を行うための機械構成を説明する。まず、本体部２０の突出部２１よりも下方の部分と支持突起５１との間には、引張りバネ５２が張られている。そのため、膨出部２１には、引張りバネ５２による回転トルクが加えられている。
【００５７】
また、摺動案内部１９には、その中心軸から見て直交して設けられた各ブラケット４２と同じ方向に、２本のスリット１９ｂが形成されている。また、膨出部２１の最上部には、その中心軸から見て各スリット１９ｂと同じ方向に駆動アーム３７が突出形成されている。各駆動アーム３７は、下部方向に向かって傾斜しており、それぞれ対応するスリット１９ｂを通って本体ハウジング１２内に入り込んでいる。これら各駆動アーム３７の先端には、膨出部２１の球心から放射する方向を向いたピン４０が形成されている。
【００５８】
一方、各ブラケット４２と本体ハウジング１２の上端面１２ｂとの間には、調整用スクリュー４５が本体ハウジング１２の中心軸と平行に回転自在に掛け渡されている。各調整用スクリュー４５は、ピニオン４９及び伝動ギヤ５０を介して、各ブラケット４２上に固定されたレベル調整用モータ４４により回転される。また、各調整用スクリュー４５には、調整用ナット４６が螺合されている。調整用ナット４６の外面には、ピン４０と接触する作動ピン４７が突出形成されており、膨出部２１の回転を規制している。
【００５９】
各調整用ナット４６は、図示せぬ回転規制手段によって本体ハウジング１２に対する回転が規制されているので、レベル調整用モータ４４により調整用スクリュー４５が回転駆動されると、上下に昇降する。従って、各作動ピン４７に弾設しているピン４０がこの昇降に追従して昇降するので、膨出部２１がこの昇降の方向に従って何れかの方向に回転するのである。
【００６０】
マイコン８２は、投光装置１３のＹ方向（紙面に直交する方向）の傾きを検出するＹ方向のレベル検知センサ７２，及び投光装置１３のＸ方向（紙面方向）の傾きを検出するＸ方向のレベル検知センサ７３からの傾き検知信号を受信して、投光装置１３の軸が鉛直方向を向くようにレベル調整用モータ４４の回転制御を行う。
【００６１】
（回転機構）
次に、回転投光部１５を本体部２０に対して回転させるための回転手段としての機構につき説明する。
【００６２】
ベアリング１０を介して本体部２０に対して回転自在に接続された回転投光部１５の外周面には、ギア６９が固定されている。一方、本体部２０の膨出部２１の上端面には、外方に向けて突出させたブラケット６５が設けられている。このブラケット６５には、投光部回転用モータ６６が固定されており、この投光部回転用モータ６６の回転軸に取り付けられたピニオン６７が回転投光部１５のギア６９に噛み合っている。この投光部回転用モータ６６は、マイコン８２によって停止又は回転の制御がなされている。即ち、この投光部回転用モータ６６を停止させると、投光用窓３３から出射されるレーザ光Ｌ3のビーム軸は、或る一定方向を向いたまま停止する。これに対して、投光部回転用モータ６６を回転させると、投光用窓３３から出射されるレーザ光Ｌ3の出射方向が回転投光部１５の回転軸を中心に回転するので、レーザ光Ｌ1のビーム軸がこの回転軸と合致している限り、この回転軸に直交する基準平面が形成される。
【００６３】
（合焦機構）
次に、前群レンズ３１を光軸方向に進退駆動するための構成について説明する。
【００６４】
投光装置１３の本体部２０における摺動円筒部材３０の移動範囲近傍には、その内外面を貫通するスリット６３が形成されている。このスリット６３を上下から挟むように、本体部２０の外面には、ブラケット５３及びブラケット５５が突出形成されている。これらブラケット５３，５５の間には合焦用スクリュー５６が本体部２０の中心軸と平行に回転自在に掛け渡されている。この合焦用スクリュー５６には、合焦用ナット５７が螺合している。この合焦用ナット５７には、スリット６３を通り抜けてその一端が摺動円筒部材３０に固定された伝達リンク６２の他端が固定されている。
【００６５】
合焦用スクリュー５６は、ピニオン６０及び伝達ギヤ６１を介して、ブラケット５３上に固定された合焦用モータ５９によって回転駆動される。この合焦用モータ５９は、マイコン８２によって回転制御される。即ち、壁面までの距離に応じて適宜この合焦用モータ５９を回転制御することにより、その壁面にビームウェストを形成することができる位置に、前群レンズ３１を進退移動させることができるのである。
【００６６】
（ii）直線ビームの平行調整方法
次に、以上のように構成されるレーザ測量装置１１の直線ビームの平行調整方法について説明する。
【００６７】
上述した投光装置１３の下端から鉛直下方に出射される下部直線ビームＬ2のビーム軸と、投光装置１３の上端から鉛直上方に出射される上部直線ビームＬ4のビーム軸とは、互いに同軸となるように設計されているが、実際の装置組み上げ時には、不可避的におよそ数十分程度の相対的傾きが生じてしまう。この傾きを補正するために、投光装置１３の組立完了時に、本体ハウジング１２への組み込みに先立って、上部直線ビームＬ4と下部直線ビームＬ2との平行調整を行う。以下に、本実施形態による光軸平行調整方法の具体的実施例を説明する。
【００６８】
＜第１実施例＞
図１は、第１実施例による上部直線ビームＬ4のビーム軸と下部直線ビームＬ2のビーム軸の平行調整方法に用いる器具の配置を示した斜視図である。
【００６９】
本実施例では、集光光学系及びビーム検出手段としてオートコリメータ９１を、キャッツ光学系としてコーナキューブ９０を用いている。また、本実施例では、第１直線ビームを上部直線ビームＬ4とし、第２直線ビームを下部直線ビームＬ2としている。
【００７０】
本実施例では、調整作業に先立って、まず、レーザ測量装置１１の投光装置１３（特許請求の範囲に記載の光源装置に該当する）を、上下両直線ビームＬ2、Ｌ4がそれぞれ略水平方向に出射されるよう、被検物テーブルＴ１上に据え付けられたクランパＣにセットする。このクランパＣは、セットしている投光装置１３を、若干の許容範囲内であらゆる方向に傾けることができる。次に、オートコリメータ９１を、上部直線ビームＬ4がオートコリメータ９１に入射する様、スタンドＳを用いて設置する。このオートコリメータ９１は、従来のものと同様に、コリメータレンズ９４と、このコリメータレンズ９４の焦点位置で交わる十字線のチャート９３を有する透明板９２を備えている。
【００７１】
そして、コーナキューブ９０を、下部直線ビームＬ2が当該コーナキューブ９０に入射するよう、コーナキューブテーブルＴ２上に据え付ける。従って、図１に示すように、オートコリメータ９１とコーナキューブ９０とを結ぶ直線上の近傍に、投光装置１３が配置されることになる。これらの準備が整った後に、光軸平行調整作業を実行する。
【００７２】
図２は、第１実施例による光軸平行調整方法の手順を示す概略図である。この図２に示されるように、図１のように配置されたオートコリメータ９１の接眼レンズ９５を覗くと、透明板９２に描かれたチャート９３と、投光装置１３から出射されてオートコリメータ９１のコリメータレンズ９４に直接入射した上部直線ビームＬ4のスポットとを、視認することができる。同時に、投光装置１３から出射されてコーナキューブ９０によって１８０度屈曲されてオートコリメータ９１のコリメータレンズ９４に入射した下部直線ビームＬ2のスポットも、視認することができる。そこで、まず、上部直線ビームＬ4のスポットに注目し、この上部直線ビームＬ4のスポットとチャート９３の中心とが完全に重なって見えるように、投光装置１３の向きを調整する。ここで、上述した通り、チャート９３の中心はコリメータレンズ９４の焦点位置に配置されている。従って、コリメータレンズ９４の光軸９６と平行な光線のみがコリメータレンズ９４の焦点を通過する。故に、上部直線ビームＬ4のスポットをチャート９３の中心に合致させることにより、コリメータレンズ９４の光軸９６と上部直線ビームＬ4のビーム軸とを平行にすることができるのである。
【００７３】
次に、下部直線ビームＬ2のスポットに注目し、この下部直線ビームＬ2のスポットが、チャート９３の中心及び上部直線ビームＬ4のスポットと完全に重なって見えるように、下部直線ビーム光軸調整部２９（出射方向調整部）内のウェッジプリズム２９ａ、２９ｂを回転調整する。下部直線ビームＬ2はコーナキューブ９０によって、正確に１８０度に屈曲されている。従って、下部直線ビームＬ2がコリメータレンズ９４の光軸９６と平行になった時のみ、下部直線ビームＬ2がコリメータレンズ９４の焦点を通過する。故に、下部直線ビームＬ2のスポットをチャート９３の中心に合致させることにより、コリメータレンズ９４の光軸９６と下部直線ビームＬ2のビーム軸とを平行にすることができる。この下部直線ビームＬ2のビーム軸の調整は、上部直線ビームＬ4とコリメータレンズ９４の光軸９６との平行関係を狂わすことなく行われる。このため、この作業を行うことにより、上部直線ビームＬ4のビーム軸と下部直線ビームＬ2のビーム軸とが数秒の精度で平行に調整される。
【００７４】
このように、本実施例によれば、１台のオートコリメータ９１を用いて上下両直線ビームＬ2、Ｌ4の平行調整を行うことができるので、従来方法に比べて、省スペースで少人数での直線ビームの平行調整が可能となる。
＜第２実施例＞
本第２実施例は、第１実施例の方法でコリメータレンズ９４に入射する上部直線ビームＬ4、下部直線ビームＬ2を、機械シャッタや液晶シャッタからなる遮光部材を用いて交互に遮光することを特徴とし、その他の部分を同一とする。すなわち、まず図３（ａ）に示すように、第２直線ビームとしての下部直線ビームＬ2を遮光部材９７ａを用いて遮断し、第１直線ビームとしての上部直線ビームＬ4のみをコリメータレンズ９４に入射させる。そして、上部直線ビームＬ4のスポットとチャート９３の中心とが完全に重なって見えるように、本体部２０の向きを調整する。これにより、オートコリメータ９１の光軸９６と上部直線ビームＬ4のビーム軸とが平行になる。
【００７５】
次に、図３（ｂ）に示すように、上部直線ビームＬ4を遮光部材９７ｂを用いて遮断し、下部直線ビームＬ2のみをコリメータレンズ９４に入射させる。そして、下部直線ビームＬ2のスポットとチャート９３の中心とが完全に重なって見えるように、下部直線ビーム光軸調整部２９内のウェッジプリズム２９ａ、２９ｂを調整する。これにより、オートコリメータ９１の光軸９６と下部直線ビームＬ2のビーム軸とが平行になる。同時に、上部直線ビームＬ4と下部直線ビームＬ2のビーム軸も平行に調整することができる。
【００７６】
このように、本実施例によれば、第１実施例と同様に、１台のオートコリメータ９１を用いて上下直線ビームの平行調整を行うことができるので、従来方法に比べて、省スペースで少人数での直線ビームの平行調整を行うことができる。また、遮光部材９７ａ、９７ｂを用いて上下直線ビームを別個に観測できることから、観測時に上部直線ビームＬ4と下部直線ビームＬ2のスポットを混同する心配もない。
＜第３実施例＞
本第３実施例は、第２実施例の方法でオートコリメータ９１を用いる代わりに、集光光学系としての対物レンズの９４’の像側焦点面上に（対物レンズの光軸に直交させた状態で）、ビーム検出手段としての２次元ＰＳＤを設置した検出装置９８を用いることを特徴とし、その他の部分を第２実施例と同一とする。
【００７７】
本第３実施例では、上述した構成を有する検出装置９８を、第１、第２実施例のオートコリメータ９１の代わりに、スタンドＳによって設置する。そして、図４（ａ）に示すように、下部直線ビームＬ2を遮光部材９７ａを用いて遮断し、上部直線ビームＬ4のみを検出装置９８の対物レンズ９４’に入射させる。すると、対物レンズ９４’を透過した上部直線ビームＬ4は、検出装置９８の鏡筒内を通って２次元ＰＳＤ９９に入射する。この２次元ＰＳＤ９９に入射した上部直線ビームＬ4のスポット位置は、２次元ＰＳＤの各出力端子から出力される電流比に基づいて算出される。よって、作業者は、この算出されたスポット位置が対物レンズ９４’の光軸位置と一致するように、投光装置１３の方向を調整する。これにより、対物レンズ９４’の光軸９６’と上部直線ビームＬ4とが平行になる。
【００７８】
次に、図４（ｂ）に示すように、上部直線ビームＬ4を遮光部材９７ｂを用いて遮断し、下部直線ビームＬ2のみを検出装置９８の対物レンズ９４’に入射させる。そして、上部直線ビームＬ4と同様に、２次元ＰＳＤ９９により下部直線ビームＬ2のスポット位置を検出し、そのスポットが対物レンズ９４’の光軸９６’上に位置するように、下部直線ビーム調整部２９内のウェッジプリズム２９ａ、２９ｂを回転調整する。これにより、検出装置９８の光軸９６’と下部直線ビームＬ2とが平行になる。同時に、上部直線ビームＬ4と下部直線ビームＬ2のビーム軸も平行に調整することができる。
【００７９】
このように、本実施例によれば、１台の検出装置９８を用いて上下両直線ビームＬ2、Ｌ4の平行調整を行うことができるので、従来方法に比べて、省スペースで少人数での直線ビームの平行調整を行うことができる。また、上下直線ビームのスポット位置を２次元ＰＳＤを用いて検出するので、目視による調整よりもさらに高い精度で平行調整を行うことができる。さらに、レーザ光のスポットを目視する必要がないので、人体に影響を及ぼす心配もない。
【００８０】
【発明の効果】
本発明の光軸平行調整方法を用いれば、光源装置の上下直線ビームの平行調整を省スペースで容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例の直線ビームの平行調整方法に用いる機具の配置を示した斜視図
【図２】  本発明の第１実施例の直線ビームの平行調整方法の説明図
【図３】  本発明の第２実施例の直線ビームの平行調整方法の説明図
【図４】  本発明の第３実施例の直線ビームの平行調整方法の説明図
【図５】  本発明の直線ビームの平行調整方法が適用されるレーザ測量装置の断面図
【図６】  図５のレーザ出射光学系の光学構成図
【図７】  従来技術の直線ビームの平行調整方法の手順を示した図
【符号の説明】
１５  投光装置
２９  下部直線ビーム光軸調整部
９０  コーナキューブ
９１  オートコリメータ
９２  透明板
９３  チャート
９４  コリメータレンズ
９４’  対物レンズ
９５  接眼レンズ
９６、９６’  光軸
９７ａ、９７ｂ  遮光部材
９８  検出装置
９９  ２次元ＰＳＤ
Ｌ2  下部直線ビーム
Ｌ4  上部直線ビーム
【図１】
0003752060.tif 000002
【図２】
0003752060.tif 000003
【図３】
0003752060.tif 000004
【図４】
0003752060.tif 000005
【図５】
0003752060.tif 000006
【図６】
0003752060.tif 000007
【図７】
0003752060.tif 000008