JPH0429008B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は建築、土木の工事分野に於いて垂直点
の測定及び水平面の設定に利用する自動垂直装置
及び自動水平施回装置に関するものである。

従来の技術 古くから垂直観測又は水準観測は気泡管により
垂直器又は水準儀を水平に据え本体に実装された
望遠鏡の光軸を垂直又は水平にして眼視により観
測していた。しかし最近では水平面を自動的に決
定する自動水平施回装置が開発された。

現在の自動水平施回装置は集光レンズと発光源
から成る垂直光軸を有する望遠鏡を有しその集光
レンズ又は発光源を集光レンズの焦点距離と等し
い長さの吊線で吊つて本体の僅かな傾きに無関係
に光軸が垂直になるようにし、集光レンズの上部
に五角プリズムを配置して光軸を水平に曲げ、こ
れを回転させて自動水平施回装置を構成してい
た。

発明が解決しようとする問題点 ところでこのような従来の技術に於いて集光レ
ンズを吊る方式は集光レンズの焦点距離と等しい
長さの吊線で吊ることが自動補償作用を満足させ
る必要条件であるため吊子の安定性や制動条件を
得る振子長以上に集光レンズの焦点距離を長くで
きず結果的に集光レンズの焦点距離は短焦点のた
め水準又は垂直精度が悪い欠点があつた。

又光源を吊る方式も集光レンズの焦点距離と等
しい長さの振子長となるため短焦点で精度が悪い
ばかりか、吊線を用いて光源の電流を供給するた
め振子全体を絶縁する必要があり構造が複雑で製
造コストが高くなり故障の発生率が高い欠点があ
つた。

以上述べた如く従来製品は集光レンズの焦点距
離が短く高精度が得られず、振子機構が複雑なた
め故障が多い問題点があつたため本発明は直角プ
リズムを吊る新しい光学機構により集光レンズの
焦点距離を２倍にのばし単純な振子の懸架方式に
より直交２方向の自動補償を実現するように考案
したものである。

問題点を解決するための手段 この発明は前記問題点を解決するものであつて
以下にその内容を実施例に対応する図面について
説明する。

第１図に於いて垂直な光軸Ｖ，V′を有する集
光レンズ１の下方に集光レンズの焦点距離Ｆの略
１／２の位置に二面反射直角プリズム２の垂直稜線
が下方になるようにして振子台４に取付け二面反
射直角プリズムの反射光軸上の焦点位置に発光源
３を集光レンズ１と共に本体７に固定する。

振子台４は第３図及び第４図に示すように、上
方の本体７の吊点５及び５′で夫々交叉し下方に
開く２組の吊線８，８′及び９，９′で吊るが吊線
の垂直長Ｌは焦点距離Ｆの1/2とする。

又吊線８と９は平行であり二面反射直角プリズ
ムの入射出光軸を含む面は左右の吊点５，５′を
含む面と平行である。

以上の構造により振子長Ｌの振子を用いても光
路長は振子長の２倍になるから集光レンズの焦点
距離は従来の自動垂直装置又は自動水平施回装置
と比較して精度を２倍に向上させることができ
る。

作 用 以上の光学系による装置が第２図に示すよう
に、二面反射直角プリズム２が本体に固定された
まま小さな角θ傾斜したとすれば発光源３の虚像
点は集光レンズ１と二面反射直角プリズムの第１
反射点２′を結ぶ直線延長上の焦点位置３′にあ
り、垂直線Ｖ，V′からの変位量S₁はS₁＝Ｆ・θ
となる。

しかし本発明は第３図のように二面反射直角プ
リズム２を上部吊点５，５′から前記プリズムの
取付台４を上部吊点と同一間隔の支持点６，６′
で平行に吊り吊線の垂直長Ｌは焦点距離の1/2と
してあるため装置が紙面と平行なＸ方向に傾いた
場合、二面反射直角プリズムの第１反射点２′は
常に垂直光軸Ｖ，V′に移動し、且つ他の反射点
も同一量移動しているから光軸の全移動量Ｓ＝
２・S₂＝２・Ｌ・θ＝Ｆ・θとなり、本体にプリ
ズムが固定されたときの光源の移動量S₁と全く等
しくなり発光源からの光は本体に傾いても常に垂
直に発射される。

尚プリズム２は直角二面反射であるため、その
入射出面が傾斜しても入射光と射出光は平行で垂
直である。

又第４図は振子のＹ方向の断面構造を示すもの
で、振子は上部吊点５を支点とする自由振子であ
るから振子に取付られた二面反射直角プリズムの
反射面は本体の傾きに無関係に常に水平を保つか
ら反射光軸も垂直を維持する。

以上の作用により本発明垂直装置は、直交２方
向のいずれの方向に本体が傾いても自動的に光軸
を垂直に補償する。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面について説明す
る。

第１図は集光レンズ１の光軸Ｖ，V′が垂直に
なるようにして前記集光レンズ１の焦点距離Ｆの
１／２の下方位置に二面反射直角プリズム２の直角
稜線が下方になるようにして置き、反射光軸上の
焦点位置に発光源３を置いて発光源からの光束が
集光レンズ１を経て垂直上方に発射させる。第２
図はこれ等光学素子が本体に固定され、集光レン
ズ１を中心にθ角傾斜したとき発射光束もθ角傾
いて発射されることを示したものである。

第３図、第４図は前記光学系の二面反射直角プ
リズム２を振子台４に直角稜線が下方になるよう
にして取付け、上部吊点５，５′から２本の吊線
８，８′及び９，９′を夫々下方に開くようにして
振子台４を吊つた状態を示す正面図及び側面図を
示すものである。振子台の支持点６，６′及び
６″，６の間隔は上部吊点の間隔５，５′と等し
く平行であり吊線の垂直長Ｌは集光レンズ１の焦
点距離の1/2に定める。

以上の構造による振子を用いた場合本体がＸ方
向にθ角傾いたときは振子は水平四辺形を保ちな
がら二面反射直角プリズム２の第１反射点２′は
常に垂直光軸Ｖ，V′上にあり発光源３からの発
射光は集光レンズを経て常に垂直上方に発射され
る。

又本体がＹ方向に傾斜した場合は振子台４は上
部吊点５の１点で支持された自由振子であるため
第１、第２の反射面は常に水平を保持するため発
光源３から垂直に入射した光束は垂直に反射され
る。

従つて本発明の光学系及び振子装置を用いると
きは、本体が直交２方向のいずれの方向に傾斜し
ても光源３よりの出射光は集光レンズを経て垂直
上方に出射される。

尚振子台４を制動するために下部には支持台１
０を経て純銅から成る制動板１１を取付け円周２
〜４箇所に磁石１２，１２′を配置して磁気制動
を行う（本発明者の考案 実用新案出願公告昭48
−24269による）。

第５図は本発明垂直及び水平施回装置を実際に
構成する場合の一実施例で集光レンズ１の垂直下
方に振子台に固定された二面反射直角プリズム２
を焦点距離の1/2の長さの振子で吊り、反射光軸
を直角プリズム１３で側方に曲げ直角プリズムの
反射点からみて焦点位置と共範点に光源３″を上
下左右に調整可能な機構により支持し、垂直光軸
Ｖ，V′を含む軸上で本体が回転できる回転軸１
４，１５により支持し、この回転軸を直交４方向
に回転させたとき垂直上方の投影点が移動する量
を検知してこれが一点で移動しないように光源位
置を上下方向に調整して絶対垂直光軸を決定でき
るようにしたものである。

又自動水平施回装置として使用する場合は、集
光レンズ１の上部に五角プリズム１６を設けこれ
を垂直軸Ｖ，V′のまわりにモーターにより回転
させ光束を水平面内で旋回するようにすればよ
い。

発明の効果 以上述べたように本発明は上部吊点で交る２本
の吊線２組で二面反射直角プリズムを吊るだけの
構造で直交２方向の傾斜に対して自動的に垂直を
補償する作用を有し構造が簡単で製造コストが安
いばかりか、振子長の２倍の焦点距離の集光レン
ズが使用できるため垂直及び水平精度を従来の製
品の２倍に向上できる大きな特長を有し、垂直光
軸上に回転軸で装置全体を支持することにより、
絶対垂直又は水平を現場に於いても容易に調整で
きると共に同一構造で回転五角プリズムを装着す
るだけで自動水平施回装置として使用することも
できる多くの利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学的構造を示す原理図、第
２図は本装置が小さな角傾斜したときの光学作用
を示す原理図、第３図及び第４図は振子機構の正
面図及び側面図、第５図は本発明装置の光学系及
び機構の全体構成を示す１実施例である。 １…集光レンズ、２…二面反射直角プリズム、
３…発光源、４…取付台、５，５′…上部吊点、
６，６…取付台吊線支持点、７…本体、８，８′，
９，９′…吊線、１０…支持台、１１…制動板、
１２，１２′…磁石、１３…直角プリズム、１４，
１５…回転軸機構、１６…五角プリズム、Ｆ…集
光レンズの焦点距離、Ｌ…吊線の垂直長さ、θ…
本体の傾き、S₁…本体が傾いたときの光源の移動
量、S₂…本体が傾いたときのプリズムの移動量、
Ｖ，V′…垂直線、Ｈ…水平線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上部吊点で交叉して下方に開く２本の吊線か
   ら成る左右平行な２組の吊線で二面反射直角プリ
   ズムの直角稜線が下方になるようにして取付けた
   取付台を吊り、振子の吊線の垂直長は集光レンズ
   の焦点距離の1/2になるようにし、二面反射の二
   つの垂直光軸の一方の上部に集光レンズを、他方
   の垂直光軸上の焦点位置又は直角プリズム等で曲
   げた光軸上の焦点共範位置に発光源を配置し、装
   置全体は集光レンズの中心を通る垂直光軸で回転
   できる回転軸で支持して自動垂直装置を構成し本
   自動垂直装置の集光レンズ上部の垂直軸のまわり
   に回転できる五角プリズムを配置して自動水平施
   回装置を構成した自動垂直装置及び自動水平施回
   装置。