JPH02126111A - 測量機械の基準ビーム補正放射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、工事測量等において基準として使用する、例
えば、光水準測量機のような測量機械における基準ビー
ムのコンペンセーターによる補正放射袋Ｔに関する。

従来の技術と問題点 従来、渕＠機械の基準ビーム放射装置は、水平な架台上
に正しく設置されるべきものであるが、現実には、微少
角度傾いて設置されるため、この装置の傾きを補正して
基準ビームを放射する必要がある。この装置の傾きに対
して基１１！ビームの放射方向を一定に維持する基準ビ
ームの傾き補正用のコンペンセーターを備えた基準ビー
ム補正放射装置の従来の技術としては、例えば、特開昭
６０２００１１７号公報に記載のように、光源から射出
した光線を、常に鉛直方向を指向して反射するように、
正立正像プリズムやポロプリズムのような複雑なｔ！造
からなる懸垂反射部材を吊り下げた構成のもの、或いは
、実開昭６１−１０５８１１号公報に記載のように、Ｈ
［１１の２面反射体を夫々光路が直交するような組合せ
で（固々に懸垂した複雑な構成のもの、或いは、特開昭
６３−１７９２０８号公報に記載のように、放射レンズ
を、装置に固定した凸レンズと、該凸レンズに対して複
雑な距離関係で装置に懸垂した凹し・ンズとで構成した
もの、更には、特開昭６３−２２２２１４号公報に記載
のように、透明な容器に液体を封入した複数個の液体コ
ンペンセーターを組合せたもの等が知られているが、何
れも、前述のように、構造が複雑で、それだけ精度的に
不安定な要素が多くなると共に高価なものになる等の問
題があり、特に、例えば、前述の液体コンペンセーター
などでは、現実に入手可能な液体の屈折率の制約から目
的とする補正量を１　（ｆｌｉｔの液体コンペンセータ
ーでは得られないため、複数個の液体コンペンセーター
を組合せて確保しなければならない等の問題があった。

問題点を解決するための手段 そごで、本発明は、基本的には、光源より発す光線を放
射レンズ系により基準ビームとして放射すると共に、装
置の傾きに対して基準ビームの放射方向をコンペンセー
ターにより一定に維持する測量機械の基準ビーム補正放
射装置乙こ、′−３いて、前記コンペンセーターを通過
したビームの光路内Ｑこ補正レンズ系を設置し、該補正
レンズ系の倍率により前記コンペンセーターによる補正
量の過不足を更に補正するように構成してなる測量機械
の基準ビーム補正放射装置を提供するものであり、更に
、上記の装置において、補正レンズ系が凸レンズ系と凹
レンズ系の組合せからなり、コンペンセーターによる補
正と同方向に過不足を補正するように構成してなる装置
、或いは、補正レンズ系が凸レンズ系と凸レンズ系の組
合せからなり、コンペンセーターによる補正量の過不足
を補正すると同時に、補正方向を反転させるように構成
してなる装置、更には、上記装置において、補正レンズ
系が放射レンズ系を兼用し、放射レンズ系を省略し得る
ことを特徴とする装置、また、更には、コンペンセータ
ーの原理的な補正量の過不足を補うばかりでなく、製作
誤差的な補正量の過不足を補うための調整用として用い
ることができる装置を提供しようとするものである。

作用 本発明装置は、第１図及び第４図の実施例に示すように
、光源ｌより発す光線を放射レンズ系２により基準ビー
ムとして放射すると共に、装置本体６の傾きに対して基
準ビームの放射方向をコンペンセーター３により一定に
維持する測量機械の基準ビーム補正放射装置において、
前記コンペンセーター３を通過したビームの光路内に補
正レンズ系４．５を設置し、該補正レンズ系４．５の倍
率により前記コンペンセーター３による補正量の過不足
を補正する構成を具備しており、第１図のり置は、補正
レンズ系が凸レンズ系４と凹レンズ系５の組合せからな
り、第４図の装置は、補正レンズ系が凸レンズ系４と凸
レンズ系５の組合せからなる。

上記の第１図の構成からなる本発明に係る測量機械の基
準ビーム補正放射装置の作用を説明すると、第３図は、
凸レンズ４と凹レンズ５とからなる、いわゆるガリレオ
式望遠鏡のレンズ系からなる本発明に係る補正レンズ系
の一実施例を原理的に示す説明図で、凸レンズ４へβの
角度をもって入射した光は、凹レンズ５によってαの角
度をもって光軸Ｏ−Ｏを対称軸として同方向へ射出する
、−ととなる。

ここで、レンズ系の倍率をｍとすると、α−ｍβであり
、 倍率ｍは、ｍ＝ｆｏ／ｆｅで表される。

（Ｅｌ、　Ｌ、ｆＯ：入射側レンズ系の焦点距離ｆｅ：
射出側レンズ系の像点距離 第２図は前記第１図の補正レンズ系を有する本発明に係
る基準ビーム補正放射装置を原理的に示す説明図で、こ
の場合、本発明装置の光軸Ｏ−ＯがＴｉ；　＋１’（線
−ｖ己、ニタ（してαだけ（頃いており、コンペンセー
ター３：こよる補正♀βか不足しているので、補正レン
ズ系の凸し・ンズ４と凹レンズ５との他−しをｍ−α／
βに設定することるこより、前記第３図の１１１グ理に
従って光は光軸Ｏ−０に対してαの角度をもって射出し
、鉛直線Ｖ−Ｖに一致することとなり、補正レンズ系４
．５によりコンペンセーター３の補正量βの不足を補う
ことができる。

尚、コンペンセーター３による補正量βが過剰になる場
合は、ｍ−α／βく１とすれば同様に補正することがで
きる。

このとき、液体コンペンセーター３の液体の傾きはαで
あるから、光線がこの楔角αの液体を透過するときのイ
扁角がβになるから、 β−（ｎ−１）α ｎ：楔状液体の屈折率 なる関係になる。

次ぎに第４図の構成からなる本発明に係る測量機械の基
準ビーム補正放射装置の作用を説明すると、第６図は、
凸レンズ４と凸レンズ５とからなる、いわゆるケプレル
式望遠鏡のレンズ系からなる本発明に係る補正レンズ系
の他の実施例を原理的に示す説明図で、凸レンズ４へβ
の角度をもって入射した光は、凸レンズ５によってαの
角度をもって光軸Ｏ−０を対称軸として反対方向へ、射
出することとなる。

ここで、レンズ系の倍率をｍとすると、α−ｍβであり
、 倍率ｍは、ｍ＝　「ｏ　／ｆ　ｅで表される。

但し、ｆＯ；入射（ｙ（ルンズ系の焦点距離ｒＣ：射出
側レンズ系の焦点距２□付 第５図は面記第４図の￥施例の装置を享理的乙こ示ず説
明図で、この場合、装置本体６の光軸〇−〇がｊ′３）
直線■−Ｖζこ対してαだけ（頃いており、コンペンセ
ーター３ｔこよる補正ごβが不足しているので、補正レ
ンズ系の凸レンズ、１と凸し・ンズ５との倍・仁をｍ”
α／βに設定することにより、Ａｉ７記第６図の原理に
従って光は光軸Ｏ−０；こ対してαの角度をもって反対
方向に射出し、鉛直線Ｖ−Ｖ己こ−・致ずろこととなり
、補正レンズ系４．５によりコンペンセーター３の補正
量βの不足を補うことができろ。

実施例 以下図示する実施例により、本発明装置を詳細に説明す
ると、第１図の実施例は、前述の作用の欄で説明した如
（、光源１より発す光線を放射レンズ系２により基準ビ
ームとして放射すると共に、装置本体６の傾きに対して
基準ビームの放射方向をコンペンセーター３により一定
に維持する測量機械の基準ビーム補正放射装置において
、前記コンペンセーター３を通過したビームの光路内に
、凸レンズ系４と１男レンズ系５の組合せからなる、い
わゆるガリレオ式望遠鏡のレンズ系の補正レンズ系を設
置し、該補正Ｌ／ンズ系４．５の倍率により前記コンペ
ンセーター３による補正■の過不足を補正する構成から
なり、基準ビーム■、を下方鉛直に放射するものである
。光源１は放射レンズ系２の像点距離の位置に設置して
あり、放射レンズ系２による平行ビームがコンペンセー
ター３に入射するように構成しである。実施例では、コ
ンペンセーター３は上下面が光軸に直交する透明な容器
にシリコーンオイルなどからなる液体を封入した液体コ
ンペンセーターからなる。この液体は光を透過するに充
分な透明度と、振動を吸収して安定した平滑な液面を保
つ適度な粘性と、適度の屈折率と、変質し難い性質のも
のが好ましく、前記シリコーンオイルは屈折率１．５で
好ましい液体の一つである。

第２図は前記第１図の補正レンズ系を有する本発明に係
る基準ビーム補正放射装置を原理的に示す説明図で、こ
の場合、装置本体６の光軸０−０が鉛直線Ｖ−Ｖに対し
てαだけ傾いており、光軸０−０に対する液体コンベニ
／セーター３の液面の（噴きもαとなるから、この液体
コンペンセーター３は楔角αの楔状媒体として透過する
ビームを偏角することとなる。光線がこの楔角αの液体
を透過するときの偏角をβとすると、 β−（ｎ−１）α 但し、ｎ：楔１に液体の屈折率 なるＩＶｌ係があり、液体が前記シリコーンオイルの場
合であ！１ば、その屈折率は１５であるから、曲成から
β−０，５αとなり、適正な補正量αに対して０．５α
だけ不足し、でいることとなる。

第３図は、凸レンズ４と凹レンズ５とからなる、いわゆ
るガリレオ式望遠鏡のし〉′ズ系からなる本発明に係る
補正レンズ系の−・実施例を原理的に示す説明図で、凸
レンズ４へβの角度をもって入射した光は、凹レンズ５
によってαの角度をもって光軸０−０を対称軸として同
方向へ射出することを示している。

ここで、レンズ系の倍率をｍとすると、α−ｍβであり
、 倍率ｍは、ｍ＝ｆｏ／ｆｅで表される。

但し、ｆＯ：入射側レンズ系４の色点距離「ｅ：射出側
レンズ系５の焦点距離 従って、第２図において、液体コンペンセーター３によ
る補正量βが不足しているので、補正レンズ系の凸し／
ンズ４と凹レンズ５との倍率をｍ＝α／゛βに設定する
ことにより、前記第３図の原理に従って凸レンズ５を出
た光は光軸０−０うに対してαの角度をもって射出し、
鉛直線Ｖ−Ｖ乙こ−・致することとなり、補正レンズ系
４．５によりコンペンセーター３の補正９βの不足を補
うことができる。従って、β−０，５αの場合は、補正
レンズ系の倍率はｍ＝２となる。

第４図は他の実権例を示し、前述の作用の欄で説明した
如く、光源ｌより発す光線を放射レンズ系２により基準
ビームとして放射すると共Ｃ２二、装置本体６の傾きに
対して基準ビームの放射方向をコンペンセーター３によ
り一定に維持するヨリπ機械の基準ビーム補正放射装置
において、＋ｉｉｒ記コンペンセーター３を通過したビ
ームの光路内に、凸レンズ系４と凸レンズ系５の組合せ
からなる、いΩゆろゲブレル式望遠鏡のレンズ系の補正
レンズ系を設置し、該補正レンズ系４．５の倍率に、よ
りｉｉｉ記コンペンセーター３による？ｌｌｉ正量の過
不足を補正−４−ろ構成からなり、基準ビームＬを上方
鉛直に放射するものである。光源ｌ、放射レンズ系２及
びコンペンセーター３の構成は先の実権例と間し７であ
る。

第５図は前記第４図の補正レンズ系を有する本発明装置
を原理的に示す説明図で、この場合、装置本体６の光軸
０−０が鉛直線Ｖ−Ｖに対してαだけ傾いており、光軸
Ｏ−０に対する液体コンペンセーター３の液面の傾きも
αとなるから、この液体コンペンセーター３は楔角αの
楔状媒体として通過するビームを偏角することとなる。

光線がこの楔角αの液体を透過するときの偏角をβとす
ると、 β−（ｎ−１）　α 但し、ｎ：梗状液体の屈折率 なる関係があり、液体が先のシリコーンオイルの場合で
あれば、その屈折率は１．５であるから、６１１式から
β−０，５αとなり、適正な補正量αに対して０．５α
だけ不足していることとなる。

第６図は、凸レンズ４と凸レンズ５とからなる補正レン
ズ系を原理的に示す説明図で、凸レンズ４−・βの角度
をもって入射した光は、凸レンズ５によってαの角度を
もって光軸Ｏ−０を対称軸として反対方向へ射出するこ
とを示している。

ここで、Ｌ・ンズ系の倍率をｍとすると、α−ｍβであ
り、 倍率Ｉｎは、ｍ＝ｆｏ／ｆｅで表されろ。

世し、ｒＯ：入射側レンズ系４の焦点距＾１１ｒｅ：射
出側レンズ系５のイ原点距離 従って、第５図において、液体コンペンセーター３によ
る補正量βが不足しているので、補正レンズ系の凸レン
ズ４と凸レンズ５との倍率をｍ＝α／βに設定すること
により、前記第６図の原理に従って凸レンズ５を出た光
は光軸ｏ−ｏに対してαの角度をもって反対方向に射出
し、鉛直線Ｖ■に一致することとなり、補正レンズ系４
．５によりコンペンセーター３の補正量βの不足を補う
こととなる。従って、β−０，５αの場合は、補正レン
ズ系の倍率はｍ＝２となる。

尚、コンペンセーターによる補正量が過剰になる場合は
、補正レンズ系の倍率をｍ＜１とすれば同様の原理で補
正することができる。

而、本発明の補助レンズ系は、実施例の液体コンペンセ
ーター３に限らず種々のコンペンセーターを具備する、
例えば、前記従来技術として記載した従来公知の！懸垂
式のコンペンセーター等をυ１備する基準ビーム補正放
射装置に適用できるものであり、この場合は、装置斤の
光軸０−０は鉛直方向だけではなく、水平方向にも設定
することができるのは勿論である。

史に、放射レンズ系２は図では凸レンズ１個の場合とし
て説明しているが、複数（固のレンズの組合せレンズか
らなる場合も勿論あり、その場合Ｑこは、複数個の放射
レンズの間にコンペンセーター３が介在する場合もある
。

第７図は補正レンズ系４．５に放射レンズ系の役目を兼
用させた実施例を原理的に示し、この場合、入射側補正
レンズ系４の光源（象点Ｆと射出側補正レンズ系５の射
出方向側の焦点を一致させて設置してあり、これら補正
レンズ系４．５を射出する基準ビームＩ７は平行光とな
るから、Ａｉ前記実施例における放射レンズ系２を省略
することができる。また、第７図では射出側補正レンズ
系５を凹レンズ系としているが、これを凸レンズ系とし
て入射（■す補正レンズ系４の光源像点Ｆと射出例レン
ズ系５の入射方向側の焦点を一致させて設置すれば、同
様に平行光からなる基準ビームが（得られることとなる
。

更に、本発明装置の基準ビームＬの放射光路内に、２面
反射体を設けて水平に屈曲して放射する装置、更二こ、
モーターによって回転する２面反射体を設けた装置、或
いは、該２面反射体が装置本体６の取付枠に着脱可能な
２面反射体ユニ７トからなる装置が、本発明装置の技術
的範非内に属することは勿論である。この場合、回転す
る２面反１・１体から放射されろ基準ビーフ″、ｌ−、
は？ａ直面又は水・１７而七に欣射さ机ることとなる。

面、史に、本発明装置５こお５ｊろ光源ｌには、２つの
夕１′プがあり、一つ；、Ｌレーザーダイオード、発光
ダイオ−ド等からなろ拡Ｈ’、！光光源のタイプで、前
記第１図乃至第７図で示し、た実施例はこの夕・イブの
光源であり、第８図（ａ）に示すように発））ｋ尤１，
１を放射する。も−）１つは１１ｅ！〜ｅレーザー等を
光泣とする平行光光源のタイプで、第８図（ｂ）で、ｊ
ミずように平行光１，２を放射するものである。

そして、光源１として平行光源タイプを使用する場合は
、ゴヘ９図に示すよう己、二、凸レンズ系の入射側補正
し・ンズ系、１の射出側色点Ｆと、凹レンズ系の射出側
補正レンズ系５の射出方向（，１！＋１の焦点を牧させ
て設置す、テ）こととこより、これら補正レンズ系４．
５を射出する基準ビームｌ、は平行光となで）から、前
記実施例におけろ放射レンズ系２を省略することができ
る。また、第９図では射出側補正レンズ系５を凹レンズ
系としているが、第１０図に示すように、これを凸レン
ズ系として、入射側補正レンズ系４の射出側焦点Ｆと、
射出側補正レンズ系５の入射方向側の焦点を一致させて
設置す机ば、同様に平行光からなる基準ビームＬが１４
られ、放射レンズ系２を省略することができる。

すＪ果 以−１＝の通り、」−記の構成からなる本発明装置によ
り、ば、光源より発す光線を放射レンズ系により基準ビ
ームとして放射すると共に、装置の傾きに対して基準ビ
ームの放射方向をコンペンセーターにより一定に維持す
る測量機械の基準ビーム補正放射装置において、前記コ
ンペンセーターを１ｆｆＪ　ｉ８したビームの光路内に
補正レンズ系を設置し、該補正レンズ系の倍率により前
記コンペンセーターによる補正量の過不足を更に補正す
る構成を有するから、従来装置が、その原理的な制約か
ら目的とする補正量を確保することが困難であり、また
それを克服して目的を達成するためには、コンペンセー
ターの構成を複雑にせざるを得ない場合が往々にしてあ
ったのに対し、本発明装置は、凸レンズ系と凹レンズ系
の組合せからなる補正レンズ系では、コンペンセーター
による補正と同方向に過不足を補正する一方、凸レンズ
系と凸レンズ系の組合せからなる補正レンズ系では、コ
ンペンセーターによる補正と反対方向に過不足を補正す
ることができるように、屯−のコンペンセーターでは目
的とする補正量が得られない場合でも、補正レンズ系に
よる簡単な構成で容易に補正量の過不足を補うことがで
きる効果があり、また、特開昭６３−２２２２１４号公
報に記載のように、従来装置が反転反射部材の付加によ
り補正方向を反転させる方法を採用しているのに対し、
本発明の４ｉｊ記補正レンズ系が凸レンズ系と凸レンズ
系の組合せかろなる構成によれば、コンペンセーターに
よるン市正♀の過不足を補正すると同時Ｇこ、補正方向
を反転させることができるので、構成が簡単で廉価な基
準ビーム放射装置を得ることができる効果があり、更に
、本発明装置においては、補正レンズ系に放射レンズ系
を兼ねる構成にすることができるから、更に構成が簡単
で廉価な基準ビーム放射装置を提供することができる効
果があり、更には、本発明装置はコンペンセーターの原
理的な補正量の過不足を補うばかりでなく、製作誤差的
な補正量の過不足を補うための調整用として用いること
ができるから、生産性を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を庸断して示す概略説明
図、第２図はその光学系を原理的に示す説明図、第３図
はその要部の作用態様を原理的に示す説明図、第４図は
本発明装置の他の実施例を縦断じて示す概略説明図、第
５図はその光学系の作用態様を原理的に示す説明図、第
６図はその要部の作用態様を原理的に示す説明図、第７
図は更に他の実施例を縦断して示す概略説明図、第８図
（ａ）及び（ｂ）は本発明装置における光源の実施例を
夫々示す説明図、第９図は本発明装置の要部の他の実施
例を原理的に示す説明図であり、第１０図は本発明装置
の要部の更に他の実施例を原理的に示す説明図である。 １・・・光源 放射レンズ系 ・液体コンペンセーター ・入射便１補正レンズ系 ・射出側補正レンズ系 装置本体 第 図 ■ 第 図 第 図 第１０図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源より発する光線を放射レンズ系により基準ビ
   ームとして放射すると共に、装置の傾きに対して基準ビ
   ームの放射方向をコンペンセーターにより一定に維持す
   る測量機械の基準ビーム補正放射装置において、前記コ
   ンペンセーターを通過したビームの光路内に補正レンズ
   系を設置し、該補正レンズ系の倍率により前記コンペン
   セーターによる補正量の過不足を補正する構成にしてな
   る測量機械の基準ビーム補正放射装置
2. （２）特許請求の範囲（１）に記載の装置において、補
   正レンズ系が凸レンズ系と凹レンズ系の組合せからなり
   、コンペンセーターによる補正と同方向に過不足を補正
   するように構成してなる測量機械の基準ビーム補正放射
   装置
3. （３）特許請求の範囲（１）に記載の装置において、補
   正レンズ系が凸レンズ系と凸レンズ系の組合せからなり
   、コンペンセーターによる補正量の過不足を補正すると
   同時に、補正方向を反転させるように構成してなる測量
   機械の基準ビーム補正放射装置
4. （４）特許請求の範囲（１）、（２）又は（３）に記載
   の装置において、補正レンズ系が放射レンズ系を兼ねる
   ことを特徴とする測量機械の基準ビーム補正放射装置
5. （５）特許請求の範囲（１）、（２）、（３）又は（４
   ）に記載の装置において、補正レンズ系がコンペンセー
   ターの製作誤差的な補正量の過不足を補うための調整用
   レンズ系として設けてあることを特徴とする測量機械の
   基準ビーム補正放射装置