JPH03160317A

JPH03160317A - 測量機のレーザ光制御装置

Info

Publication number: JPH03160317A
Application number: JP29917289A
Authority: JP
Inventors: Akio Kimura; 明夫木村
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1991-07-10

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）本発明は測量機のレーザ光制御装置に関し、特にレーザ
光のスポットサイズを適切に制御する制御装置に関する
。

（従来の技術）レーザ光を用いた従来の測量機は、第６図に示すように
一般に、レーザ光を放射（７、該放射されたレーザ光を
、被測定物であるターゲットＴに導いて照射するための
、レーザ光発振媒体１、ミラー２及び対物レンズ３等か
ら成る照射光学系１０と、ターゲットＴから反射したレ
ーザ光を観察者側に導くための、対物レンズ３、合焦レ
ンズ４及び接眼レンズ５等から成る観察光学系２０とを
備えている。このような構或により、観察者が反射レー
ザ光のスポットと焦点鏡６とを同時に観察しながら所定
の測量作業を行うようになっている。

このような測量機においては、一般に、観察されるレー
ザ光のスポットサイズが小さいほど測量精度が向上する
。例えば、この測量機をポインタ一として使用する場合
には、レーザ光の光軸と観察光学系２０の光軸とのずれ
が直接測量精度に影響するため、両光軸を正確に一致さ
せる必要がある。人間の目による観察の場合には一般に
、スポットサイズの１／８〜１／ｌＯ程度のずれを判定
できるので、第７図に示すように、観察されるレーザ光
のスポットサイズＳが小さい方が、両光軸のずれ量ｄを
小さくしてより正確な調整を行うことができる。このこ
とは、既存のターゲットを照準する場合、既存のター゛
ゲットからのずれ量を測定する場合又はターゲットを新
たに設置する場合も同様である。

レーザ光のスポットサイズは、一般に、レーザ光発振媒
体１から放射される放射面の面積、その時のレーザ光の
拡がり角度、照射光学系１０の投影倍率、反射レーザ光
の光量及び周囲の照度等により決定される。これらの条
件のうち、従来、レーザ光のスポットサイズを小さくし
て測量精度を向上させるために、特にレーザ光の拡がり
角度を小さな値に選定し、且つ照射光学系ｌＯの投影倍
率を大きくする方法が用いられている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来の技術では、レーザ光の拡がり
角度を小さくした場合、レーザ光発振媒体ｌの全長を長
くする必要があるため、測量機の大型化を招いてしまう
。また、照射光学系１０の投影倍率を大きくした場合、
レーザ光の光束径が大きくなるため、やはり測量機の小
型化の要請に反するとともに、光学系を構成する各要素
の位置のわずかなずれによってレーザ光の照射位置が大
きくずれてしまう等の問題がある。

また、観察されるレーザ光のスポットサイズは、前述し
たように、反射レーザ光の光量及び周囲の照度に影響さ
れ、前者が高いほど、また後者が低いほど大きい。一方
、実際の測量作業では、反射レーザ光の光量は、測量機
からターゲットまでの距離やターゲットの反射率の変化
によって様々に変化し、また周囲の照度も測量が日中の
明るい場所から夜間、トンネル内の暗い場所で行われる
ため様々である。従って、観察されるレーザ光のスポッ
トサイズは、このような測量条件によって変化すること
になるが、従来の技術ではこの変化に対応することがで
きず、その結果、測量精度の低下を防止できないことに
なる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
ものであり、測量機を大型化させることなく、観察され
るレーザ光のスポットサイズを′小さくし、もって測量
精度の向上を図ることができる測量機のレーザ光制御装
置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するため、レーザ光をターゲッ
トに照射するレーザ光照射手段と、前記ターゲットから
反射したレーザ光を観察する観察手段と、該観察手段に
より観察されるレーザ光のスポットサイズを変化させる
べく、ターゲットに照射するレーザ光の光量を制御する
光量制御手段とを備えたものである。

（作　用）光量制御手段は、ターゲットに照射するレーザ光の光量
を制御して、観察手段により観察されるレーザ光のスポ
ットサイズを変化させる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明を適用した測量機のレーザ光制御装置の
全体構成を示す。同図中、従来の装置を示した第６図と
同一の構成部分については同一の符号を付してある。

同図に示すように、照射光学系１０は、レーザ光を放射
する、例えばＨｅ−Ｎｅガスレーザから或るレーザ光発
振媒体ｌと、この放射されたレーザ光を集光・合焦する
ための集光レンズｌ５及び合焦レンズ１６と、該合焦レ
ンズｌ６からのレーザ光を導く第１及び第２のミラー２
ａ、２ｂと、このミラーからのレーザ光を集光して、被
測定物であるターゲットＴに照射するための対物レンズ
３とから構成されている。

一方、観察光学系２０は、ターゲットＴから反射したレ
ーザ光を集光する前記対物レンズ３と、この対物レンズ
３からのレーザ光を合焦するための合焦レンズ４と、こ
の合焦レンズ４からのレーザ光が投影される焦点鏡６と
、接眼レンズ５とから構成されている。

観察光学系２０の光路上には受光センサ２ｌが配置され
ている。この受光センサ２ｌは、後述する制御装置２２
と電気的に接続されており、レーザ光の光量を検出して
、その信号を制御装置２２に供給する。また、照射光学
系ｌＯの光路上には減光器１１が設けられている。減光
器Ｉ１は、第２図に示すように、円周方向に濃度が多段
階（この例では８段階）に変化する円板状のフィルタか
ら成り、ステッピングモータ１２の軸に連結されている
。このステッピングモータ１２は前記制御装置２２に電
気的に接続されている。従って、ステッピングモータ１
２の回動角度を制御装置２２によって制御することによ
り、減光器ｌ１の濃度、即ち放射したレーザ光の光量が
制御される。

第３図は、前記制御装置２２の回路構成を示すものであ
り、制御装置２２は、受光センサ２１からの電流信号を
電圧信号に変換する電流一電圧変換器２２１と、電流一
電圧変換器２２１からの電圧信号のノイズをカットする
ローバスフィルタ２２２と、ローバスフィルタ２２２か
らの出力信号を増幅する増幅器２２３と、増幅器２２３
からの電圧アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器２２４と、放射レーザ光の光量の基準値を記憶
する基準値メモリ２２５と、Ａ／Ｄ変換器２２４からの
信号と基準値メモリ２２５に記憶された基準値とからス
テッピングモータ１２の回動角度を算出するマイクロコ
ンピュータ２２６と、マイクロコンピュータ２２６から
の制御信号に応じてステッピングモータｌ２を駆動する
駆動回路２２７等とから構成されている。

以上のような構成により、ターゲットＡから反射して観
察光学系に入射したレーザ光の光量を受光センサ２ｌに
よって常に検出し、該検出した光量と基準値メモリ２２
５に記憶された基準値とをマイクロコンピュータ２２６
によって比較し、その結果に応じて、ステッピングモー
タｌ２を駆動し、減光器ｌ１を回動させてその濃度を制
御することにより、ターゲットＴから反射して観察光学
系に入射するレーザ光の光量が常に最適な値になるよう
に、放射レーザ光の光量を制御することができる。

前述したように、観察されるレーザ光のスポットサイズ
は、周囲の照度が一定であれば、反射レーザ光の光量に
よって定まる。第４図はその一例を示すものであり、図
中の点線及び実線はそれぞれ、減光器１ｌで減光しない
とき及び減光したときのレーザ光の放射量を表す。同図
から、放射レーザ光を減光することにより反射レーザ光
の光量が少なくなって、スポットサイズが例えばＳ１か
らＳ，に減少することがわかる。従って、上述のような
制御により、測量機からターゲットまでの距離あるいは
ターゲットの反射率等の変化にかかわらず、観察される
レーザ光のスポットを小さな最適なサイーズに制御でき
、従って測量精度を高めることができる。

第５図は本発明の第２実施例を適用した測量機のレーザ
光制御装置の全体構成図である。本実施例は、前述した
実施例と比較し、受光センサ２ｌ、制御装置２２及びス
テッピングモータ１２を省略して減光器１１を手動で操
作するようにした点だけが異なるものである。従って、
本実施例では、レーザ光のスポットを観察しながら、観
察者の判断で減光器１１を操作することにより、最小の
スポットサイズに調整することができる。

なお、本発明は上述の実施例に限らず、種々の態様で実
施することができる。例えば、第ｉ実施例において、受
光センサを観察光学系の光路上に直接設けるのではなく
、該光路上に設けたビームスプリッター、ハーフミラー
等により、反射レーザ光の一部を観察光学系の光路外に
配置した受光センサに導くか、又は観察光学系の光路近
傍で且つ反射レーザ光を受け得る位置に受光センサを配
置する、あるいは測量機側ではなくターゲット側に配置
してもよい。

また、上述の実施例では、放射レーザ光の減光手段とし
て円周方向に多段階に濃度が変化するフィルタを用いて
いるが、これに限らず、濃度が連続的に変化するフィル
タ、あるいは、他の手段、例えば可変絞り又は偏光板、
あるいは電気的に濃度が変化する液晶でもよく、更には
、その駆動方法、設置位置等も様々に変化させて実施で
きる。

更に、本実施例では、レーザ光発振媒体として本来その
放射量を制御できないＨｅ−Ｎｅガスレーザを用いてい
るために、該媒体から放射された後のレーザ光を減光す
るようにしているが、半導体レーザダイオードのような
放射量が制御可能なレーザ光発振媒体を用いる場合には
、受光センサの検出出力に応じて、媒体からの放射され
るレーザ光の放射量を直接制御することも可能である。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明の測量機のレーザ光制御装
置によれば、測量機を大型化させることなく、観察され
るレーザ光のスポットサイズを小さくでき、従って測量
精度の向上を図ることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る測量機のレーザ光制
御装置を示す全体構成図、第２図は放射レーザ光を減光
するフィルタを示す図、第３図は該フィルタを制御する
制御装置の回路図、第４図は第１図の装置の作動を説明
する図、第５図は本発明の第２実施例に係る、第ｌ図と
同様の構成図、第６図は従来の測量機のレーザ光制御装
置を示す、第１図と同様の構成図、第７図はレーザ光の
スポットサイズと測量精度の関係を説明する図である。１・・・レーザ光発振媒体、６・・・焦点鏡、１ｌ・・・減光器、１２・・・ステッピングモー夕、２ｌ・・・受光センサ、２２・・・制御装置、Ｔ・・・ターゲット。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ光をターゲットに照射するレーザ光照射手
段と、前記ターゲットから反射したレーザ光を観察する
観察手段と、該観察手段により観察されるレーザ光のス
ポットサイズを変化させるべく、ターゲットに照射する
レーザ光の光量を制御する光量制御手段とを備えたこと
を特徴とする測量機のレーザ光制御装置。
（２）前記光量制御手段が、ターゲットに照射するレー
ザ光の光量を連続的又は多段階に制御することを特徴と
する、請求項第１項記載の測量機のレーザ光制御装置。
（３）前記ターゲットから反射したレーザ光の光量を検
出する検出手段を更に備え、前記光量制御手段が、該検
出手段により検出されたレーザ光の光量に応じてターゲ
ットに照射するレーザ光の光量を制御する、請求項第１
項又は第２項に記載の測量機のレーザ光制御装置。