JP4870283B2

JP4870283B2 - レーザ照準装置

Info

Publication number: JP4870283B2
Application number: JP2001214095A
Authority: JP
Inventors: 文夫大友; 純一古平
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: JP2003028641A; DE10231552B4; DE10231552A1; US20030009891A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ照準装置、特にロッドレンズを使用し扇状にレーザ光線を照射する簡易型のレーザ照準装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築工事、土木工事で基準面を形成するものとしてレーザ照準装置があり、又簡易型のレーザ照準装置としてロッドレンズを使用したレーザ照準装置がある。
この簡易型のレーザ照準装置は単機能であり、安価である。
【０００３】
図６、図７により、従来のレーザ照準装置について説明する。
【０００４】
整準台１に基盤部２が設けられ、該基盤部２にベアリング３を介して筐体４が回転自在に設けられている。
【０００５】
前記整準台１は台座５と３本の整準螺子６を有し、適宜位置の整準螺子６を回転することで、前記基盤部２の水平出しが可能となっている。
【０００６】
前記筐体４の内部にレーザ光線照射部７が設けられている。該レーザ光線照射部７は前記筐体４の回転軸と直交する照射光軸８を有し、該照射光軸８上にレーザ光線１３を発するダイオードレーザ等の発光源９、該発光源９から発せられるレーザ光線１３を平行光束とするコリメートレンズ１１、該コリメートレンズ１１の光軸と直交で且つ前記筐体４の回転軸に直交する光軸を有するロッドレンズ１２を有している。
【０００７】
前記発光源９から射出されたレーザ光線１３は前記コリメートレンズ１１により平行光束とされた後、前記ロッドレンズ１２により水平方向に広げられ、筐体４の投光窓１４を通って照射される。尚、図６中では分り易くする為、前記レーザ光線１３を上下方向に広げて示している。
【０００８】
而して、該レーザ光線１３は水平方向に広げられ扇状のレーザ光線として照射され、水平基準面を形成する。尚、該レーザ光線１３の広がり角は約１００°であり、作業位置が前記水平基準面から外れると前記筐体４を手動により適宜回転させる。即ち、該筐体４を回転することで、全周のレーザ光線水平基準面が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
水平基準面の精度としては、角度誤差で１０秒程度が要求される。
【００１０】
上記した従来のレーザ照準装置では、筐体４が基盤部２に対してベアリング３を介して取付けられているが、該ベアリング３自体には回転するという機能の為にガタツキを有しており、この為前記筐体４を回転させた時回転軸がぶれる。即ち該筐体４の首振り現象が生じ、該筐体４から照射されるレーザ光線１３が形成する水平基準面もぶれてしまい、要求される水平基準面の精度が出難いという問題があった。
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み、回転機構部よりレーザ光線を照射して基準面を形成するレーザ照準装置に於いて、回転機構部に誤差を含んでいたとしても、照射されるレーザ光線は常に水平基準面を形成する様にしたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発光部ホルダと、該発光部ホルダに回転自在に設けられた回転部ホルダと、前記発光部ホルダに設けられ前記回転部ホルダの回転中心に沿った発光光軸にレーザ光線を発するレーザ光源と、前記回転部ホルダに設けられ前記レーザ光源から入射されるレーザ光線を前記発光光軸に対して直角に偏向する光路偏向部材とを有するレーザ照準装置に係り、又前記発光部ホルダは前記回転ホルダの回転中心上にロッドレンズを具備し、前記光路偏向部材によって偏向されたレーザ光線はロッドレンズの中心線に対して直角に入射されるレーザ照準装置に係り、又前記光路偏向部材はコーナプリズム、ペンタプリズムを含むレーザ照準装置に係り、又前記光路偏向部材は菱形プリズム、ペンタプリズムを含むレーザ照準装置に係り、又整準部を更に具備し、前記発光部ホルダは整準部により整準された水平面に対して鉛直に設けられるレーザ照準装置に係り、又整準部を更に具備し、前記発光部ホルダは整準部により整準された水平面に対して平行に設けられるレーザ照準装置に係り、更に又前記回転部ホルダを回転させる回転手段を具備するレーザ照準装置に係るものである。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は本発明の第１の実施の形態の概略構成を示しており、図中、１５は整準部、１６は本体部、１７はレーザ光線照射部である。
【００１５】
前記整準部１５について説明する。
【００１６】
固定基板２０は４本の脚柱２１により支持されている。
【００１７】
前記整準部１５は第１傾動機構と第２傾動機構を具備している。
【００１８】
第１傾動機構について説明する。
【００１９】
前記固定基板２０の下面側に第１傾動モータ２２が設けられ、該第１傾動モータ２２の出力軸は上方に突出し、突出端部には第１駆動ギア２３が嵌着されている。又前記固定基板２０には第１従動ギア２４が回転自在に設けられ、該第１従動ギア２４は前記第１駆動ギア２３に第１減速アイドルギア２５を介して噛合している。前記第１従動ギア２４の中心にはナット部が形成され第１傾動ロッド２６が螺合貫通し、上端が突出すると共に該第１傾動ロッド２６の上端は球面に形成されている。該第１傾動ロッド２６にはＬ字状の回止め金具２７が固着され、該回止め金具２７は前記本体部１６の筐体３０の底部を摺動自在に貫通しており、上下変位は可能であるが回転は規制されている。
【００２０】
前記固定基板２０に支柱２８が立設され、前記第１傾動ロッド２６とは所定の距離となっている。
【００２１】
前記本体部１６の筐体３０の底部には筒状凹部３１が形成され、該筒状凹部３１の上端には球面座３２が設けられている。前記支柱２８の上端は半球状となっており、該支柱２８は前記筒状凹部３１に挿入され、上端が前記球面座３２に回転可能に当接している。
【００２２】
図示しないが、第２傾動機構は前記第１傾動機構と同等の構成であり、前記支柱２８を中心に前記第１傾動機構を９０°回転した配置となっている。
【００２３】
又、前記筐体３０の底部にはＶ溝３４を有するＶブロック３３及び滑り座（図示せず）が設けられ、前記Ｖ溝３４には前記第１傾動ロッド２６の上端が摺動自在に当接し、前記滑り座には第２傾動機構の第２傾動ロッド（図示せず）の上端が摺動自在に当接している。尚、前記Ｖ溝３４の中心線は前記支柱２８の中心を通る様に配置されている。
【００２４】
而して、前記第１傾動ロッド２６、第２傾動ロッド（図示せず）、支柱２８の３点で前記筐体３０が支持され、該筐体３０は前記支柱２８を中心に２方向に傾動可能となっている。
【００２５】
前記固定基板２０、筐体３０間にはスプリング３５が張設され、前記筐体３０を下方、即ち前記Ｖブロック３３を前記第１傾動ロッド２６の上端に押圧すると共に前記滑り座（図示せず）を前記第２傾動ロッド（図示せず）の上端に押圧している。
【００２６】
而して、前記第１傾動モータ２２を駆動することで、前記第１傾動ロッド２６が上下方向に変位し、前記筐体３０は前記支柱２８を中心に傾動する。又、前記第２傾動モータ（図示せず）を駆動することで、前記筐体３０が前記支柱２８を中心に前記第１傾動モータ２２による傾斜方向とは直交する方向に傾動する。又、前記第１傾動ロッド２６の先端は前記Ｖ溝３４に係合しているので、前記筐体３０の水平方向の回転は規制され、前記第１傾動機構、第２傾動機構の作動で正確に２方向での前記筐体３０の傾動が行われる。
【００２７】
該筐体３０の上面には嵌合凹部３６が形成され、該嵌合凹部３６に前記レーザ光線照射部１７が嵌設される。
【００２８】
該レーザ光線照射部１７について説明する。
【００２９】
前記嵌合凹部３６には発光部ホルダ３７が嵌合し、該発光部ホルダ３７には半導体レーザ等のレーザ光源３８、該レーザ光源３８の発光光軸４０上にコリメートレンズ３９、ロッドレンズ４１が設けられている。該ロッドレンズ４１は前記発光光軸４０と中心線が同一となる様に配置され、更に前記ロッドレンズ４１の下端部が前記発光部ホルダ３７に保持され、前記ロッドレンズ４１の下端部を除く部分は上方に突出している。
【００３０】
前記発光部ホルダ３７の上端部にベアリング等の軸受４２を介して回転部ホルダ４８が回転自在に設けられている。該回転部ホルダ４８には前記ロッドレンズ４１を収納する凹部４９と該凹部４９に隣接しＬ字状をしているプリズム収納部５１と前記凹部４９を貫通する射出孔５２が形成されている。又、前記発光光軸４０上に光路孔５３が前記プリズム収納部５１に連通する様に、又前記射出孔５２の中心線上に前記プリズム収納部５１に連通する様に光路孔５４がそれぞれ前記回転部ホルダ４８に穿設されている。
【００３１】
前記プリズム収納部５１には前記発光光軸４０上にコーナプリズム５５、該コーナプリズム５５に対峙し、前記光路孔５４の中心線上にペンタプリズム５６が設けられている。
【００３２】
而して、前記コリメートレンズ３９、ロッドレンズ４１、コーナプリズム５５、ペンタプリズム５６は照射光学系５７を構成し、特に前記コーナプリズム５５、ペンタプリズム５６は光路偏向部材を構成する。又、前記回転部ホルダ４８、コーナプリズム５５、ペンタプリズム５６により回転部５８が構成される。
【００３３】
以下、作動について説明する。
【００３４】
前記レーザ照準装置を所定位置に設置し、前記整準部１５により前記本体部１６の整準作業を行う。
【００３５】
該本体部１６には電気式の気泡管等傾斜検出器が設けられており、該傾斜検出器の検出結果を基に前記第１傾動モータ２２、第２傾斜モータ（図示せず）が駆動され、前記本体部１６の水平出しが行われる。
【００３６】
該本体部１６の整準が完了すると、前記レーザ光源３８が駆動され、レーザ光線が射出される。
【００３７】
前記レーザ光源３８で射出されたレーザ光線は前記コリメートレンズ３９で平行光束とされ、前記ロッドレンズ４１を通過した後、前記コーナプリズム５５に入射する。該コーナプリズム５５により前記発光光軸４０と平行に反射され、更に、前記ペンタプリズム５６に入射する。該ペンタプリズム５６はレーザ光線を入射光軸に対して直角に反射する。即ち、前記発光光軸４０に対して直角の方向に偏向されたレーザ光線が照射される。又、前記ロッドレンズ４１を通過することで、扇状光束とされ前記射出孔５２から射出される。レーザ光線により扇状の水平基準面が形成される。又、壁等に投射することで、水平基準線が形成される。
【００３８】
次に、形成される水平基準面、水平基準線の位置を変更する場合は、前記回転部５８を手動で適宜角度を回転させる。レーザ光線の照射方向が変更され、水平基準面、水平基準線の位置が変更される。
【００３９】
前記回転部５８は前記軸受４２を介して回転される。該軸受４２には、僅かではあるが、ガタツキがあり、前記回転部５８を回転することで、前記コーナプリズム５５に対する入射角も微妙に変化することが考えられる。
【００４０】
前記した様に、前記コーナプリズム５５、ペンタプリズム５６は前記発光光軸４０に対して常に直交する方向にレーザ光線を射出するので、前記整準部１５により前記発光光軸４０が鉛直となる様に前記本体部１６を整準しておけば、前記軸受４２のガタツキに拘らず、常に水平な基準面が得られる。
【００４１】
尚、整準部１５としては、図６で示した手動式の整準部を用いてもよい。
【００４２】
図２は、図１で示した第１の実施の形態の変更例を示している。
【００４３】
同一のものには同符号を付し、説明を省略する。
【００４４】
前記回転部ホルダ４８の下端部に従動ギア６１を設け、該従動ギア６１に駆動ギア６２が噛合され、該駆動ギア６２は回動モータ６３の出力軸に嵌着されている。
【００４５】
該回動モータ６３を駆動することで、前記回転部５８が回転され、レーザ光線の照射方向が変更され、水平基準面、水平基準線の位置が変更される。
【００４６】
本変更例では、レーザ照準装置にリモート機能を設け、リモートコントローラにより、前記回動モータ６３を駆動する様にすれば、作業場所からリモートコントローラで水平基準面、水平基準線の位置の変更が可能となり、水平基準面、水平基準線の位置の変更の為、作業を中断し、レーザ照準装置の回転部５８を回転させる等しなくてよく、作業性が向上する。
【００４７】
尚、上記回動モータ６３をサーボモータ、ステッピングモータ等のパルス制御可能なモータ、又はＤＣモータとエンコーダの併用とすれば、回転角度制御、照射方向の保持が容易となる。ステッピングモータを使用すれば安価であるし、サーボモータ、ＤＣモータとエンコーダの併用であれば、滑らかに回転する。
【００４８】
又、前記回動モータ６３により前記回転部ホルダ４８を連続的に回転させ、或は所定角度で往復走査させることで、水平基準面、水平基準線を形成してもよい。この場合、前記ロッドレンズ４１は省略可能である。
【００４９】
前記本体部１６を図１で示す状態から９０°倒して設置可能とすれば、鉛直な基準面、基準線が形成可能なことは言う迄もない。
【００５０】
図３は第１の実施の形態の第２の変更例を示している。
【００５１】
該第２の変更例は、鉛直基準面、鉛直基準線が形成される様にしたものである。尚、図１で示した第１の実施の形態と同等のものには同符号を付している。又、整準部１５及びレーザ光線照射部１７は、第１の実施の形態で示したものと同一の構成であるので説明を省略する。
【００５２】
筐体３０の上面に保持基板６５を立設する。該保持基板６５にレーザ光線照射部１７がインロー形式で固着される。該レーザ光線照射部１７が前記保持基板６５に固着され、前記整準部１５による整準が完了した状態で、前記レーザ光源３８の発光光軸４０が水平となる様に構成されている。
【００５３】
コーナプリズム５５、ペンタプリズム５６の光路偏向部材は、入射光を直交方向に偏向して射出するので、前記発光光軸４０を水平とすることで、常に正確な鉛直基準面、鉛直基準線が形成される。
【００５４】
又、前記回転部５８を適宜回転することで、形成される鉛直基準面の方向を変更することができる。
【００５５】
尚、この場合でも、図２で示した従動ギア６１、駆動ギア６２、回動モータ６３を設け、回動モータ６３により前記回転部５８を回転することができる。
【００５６】
尚、図３に於いて、前記筐体３０に前記レーザ光線照射部１７の発光光軸４０が鉛直となる様な取付け部を設け、前記レーザ光線照射部１７を着脱可能とすれば、該レーザ光線照射部１７の取付け姿勢を変更することで、水平基準面、鉛直基準面を形成することが可能となる。
【００５７】
図４により第２の実施の形態について説明する。
【００５８】
図４に於いて、第１の実施の形態を示す図１中で示したものと、同等のものには同符号を付してある。特に、整準部１５は第１の実施の形態と同一構成であるので、説明を省略する。
【００５９】
レーザ光線照射部１７は筐体３０に嵌設される。
【００６０】
前記レーザ光線照射部１７について説明する。
【００６１】
発光部ホルダ６６は前記筐体３０の上面に形成された嵌合凹部３６に嵌合される。前記発光部ホルダ６６はレーザ光源３８、コリメートレンズ３９を保持し、前記レーザ光源３８、コリメートレンズ３９は鉛直方向に延びる発光光軸４０を有する。前記発光部ホルダ６６は下水平部、垂直部、上水平部からなる湾曲した腕部６７を有し、該腕部６７の先端にはロッドレンズ４１が垂設されている。該ロッドレンズ４１の中心線は前記発光光軸４０の延長線と合致している。
【００６２】
前記発光部ホルダ６６の上部に回転部ホルダ６８を軸受４２を介して回転自在に設ける。前記回転部ホルダ６８の上部に回転中心と同心の円筒状の凹部７１が形成され、該凹部７１には前記ロッドレンズ４１が収納される。前記回転部ホルダ６８の下部の軸部には前記発光光軸４０の延長上、即ち回転部ホルダ６８の回転中心に光路孔７３が形成されている。
【００６３】
前記回転部ホルダ６８にはプリズム収納部６９が形成され、該プリズム収納部６９に菱形プリズム７２、ペンタプリズム５６が収納される。前記菱形プリズム７２、ペンタプリズム５６は光路偏向部材を構成する。
【００６４】
前記菱形プリズム７２の一端反射面は前記光路孔７３に臨接する様設けられ、前記ペンタプリズム５６は前記菱形プリズム７２の他端反射面に対峙する様に配設される。前記回転部ホルダ６８の前記ロッドレンズ４１の中心線に直交する線上に、光路孔７４、射出孔７５が穿設されている。
【００６５】
前記発光部ホルダ６６が前記筐体３０に嵌合された状態では、前記本体部１６が整準された状態で、前記発光光軸４０が鉛直となる。
【００６６】
前記レーザ光源３８を駆動して、レーザ光線を射出すると、前記コリメートレンズ３９で平行光束とされ、前記菱形プリズム７２に入射する。入射したレーザ光線は該菱形プリズム７２の一端反射面、他端反射面で反射され、射出される。該菱形プリズム７２の射出レーザ光線の光軸は入射光の角度に拘らず、入射光軸と平行となる。
【００６７】
該菱形プリズム７２を射出したレーザ光線は前記ペンタプリズム５６に入射し、９０°偏向され射出される。前記ロッドレンズ４１を通過することで、扇状光束となり、前記射出孔７５から射出される。レーザ光線により扇状の水平基準面が形成される。又、壁等に投射することで、水平基準線が形成される。
【００６８】
形成される水平基準面、水平基準線の位置を変更する場合は、前記回転部５８を手動で適宜角度を回転させる。レーザ光線の照射方向が変更され、水平基準面、水平基準線の位置が変更される。
【００６９】
前記回転部５８は前記軸受４２を介して回転される。該軸受４２のガタツキで前記菱形プリズム７２へのレーザ光線の入射角が微妙に変化しても、射出光線は前記発光光軸４０と平行であり、前記ペンタプリズム５６は前記発光光軸４０に対して常に直交する方向にレーザ光線を射出するので、前記整準部１５により前記発光光軸４０が鉛直となる様に前記本体部１６を整準しておけば、前記軸受４２のガタツキに拘らず、常に水平な基準面が得られる。
【００７０】
図５は第２の実施の形態の変更例を示している。
【００７１】
該第２の実施の形態の変更例では、前記回転部ホルダ６８の下端部に従動ギア６１を形成し、該従動ギア６１に噛合する駆動ギア６２を回動モータ６３で回転可能とし、前記回転部ホルダ６８を前記回動モータ６３で回転する様にしたものである。
【００７２】
尚、上記回動モータ６３としては、図２の説明と同様にパルス制御の可能なサーボモータ、ステッピングモータ、又はＤＣモータとエンコーダの併用が好ましく、又前記本体部１６を図４で示す状態から９０°倒して設置可能とすれば、鉛直な基準面、基準線が形成可能なことは言う迄もない。
【００７３】
更に、レーザ光線照射部１７を前記本体部１６に対して９０°姿勢を変更して取付けることで、鉛直基準面、鉛直基準線が形成できることは、図３で示した場合と同様である。
【００７４】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、発光部ホルダと、該発光部ホルダに回転自在に設けられた回転部ホルダと、前記発光部ホルダに設けられ前記回転部ホルダの回転中心に沿った発光光軸にレーザ光線を発するレーザ光源と、前記回転部ホルダに設けられ前記レーザ光源から入射されるレーザ光線を前記発光光軸に対して直角に偏向する光路偏向部材とを有するので、照射されるレーザ光線は回転部の誤差に拘らず、レーザ光線の発光光軸に対して直角にされ、発光光軸を鉛直、水平に保持することで正確な水平基準面、鉛直基準面を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】同前第１の実施の形態の第１の変更例を示す要部断面図である。
【図３】同前第１の実施の形態の第２の変更例を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図５】同前本発明の第２の実施の形態の変更例を示す要部断面図である。
【図６】従来例の断面図である。
【図７】従来例の作動説明図である。
【符号の説明】
１５整準部
１６本体部
１７レーザ光線照射部
３７発光部ホルダ
３８レーザ光源
４１ロッドレンズ
４８回転部ホルダ
５５コーナプリズム
５６ペンタプリズム
５７照射光学系
５８回転部
６３回動モータ
６６発光部ホルダ
６７腕部
６８回転部ホルダ
７２菱形プリズム

Claims

発光部ホルダと、該発光部ホルダに回転自在に設けられた回転部ホルダと、前記発光部ホルダに設けられ前記回転部ホルダの回転中心に沿った発光光軸にレーザ光線を発するレーザ光源と、前記回転部ホルダに設けられ前記レーザ光源から入射されるレーザ光線を前記発光光軸に対して直角に偏向する光路偏向部材と、前記回転部ホルダの回転中心上で前記発光部ホルダに保持されるロッドレンズとを有し、前記光路偏向部材によって偏向されたレーザ光線は前記ロッドレンズの中心線に対して直角に入射されることを特徴とするレーザ照準装置。
前記光路偏向部材はコーナプリズム、ペンタプリズムを含む請求項１のレーザ照準装置。
前記光路偏向部材は菱形プリズム、ペンタプリズムを含む請求項１のレーザ照準装置。
整準部を更に具備し、前記発光部ホルダは整準部により整準された水平面に対して鉛直に設けられる請求項１のレーザ照準装置。
整準部を更に具備し、前記発光部ホルダは整準部により整準された水平面に対して平行に設けられる請求項１のレーザ照準装置。
前記回転部ホルダを回転させる回転手段を具備する請求項１のレーザ照準装置。