JPH0731058B2

JPH0731058B2 - 自動鉛錘及び水準工具

Info

Publication number: JPH0731058B2
Application number: JP3518593A
Authority: JP
Inventors: ランド，ジョセフ・エフ
Original assignee: SUPEKUTORA FUIJITSUKUSU REEZAAPUREEN Inc
Current assignee: SUPEKUTORA FUIJITSUKUSU REEZAAPUREEN Inc
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1991-10-18
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: EP0506943A4; JPH05503783A; CA2071968A1; AU9029791A; WO1992007290A1; EP0506943A1; US5075977A

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景本発明は手工具に関し、本発明はより詳細には、ほぼ巻
尺の寸法及び形状を有し、比較的正確な鉛錘測量及び水
準測量の操作を行うために用いられるレーザビームを投
射するためのコンパクトな手工具に関する。この装置
は、アラインメントあるいはレイアウトに用いられる指
針ビームを投射するための他の用途を有する。

種々の測量及び大工仕事用の工具は、従来からレーザを
用いている。例えば、米国特許第3,897,637号、第3,77
1,876号、第4,221,483号、第4,679,937号、第4,781,457
号、第4,852,265号及び第4,912,851号の各号明細書を参
照されたい。

米国特許第3,897,637号においては、垂直方向及び水平
方向の両方のビームを投射するためのヘリウム−ネオン
レーザを用いた水準及び心合わせ工具が開示されてい
る。この装置は、自己水準測量を行うものではなく、手
操作による水準測量を必要とした。その装置はかなり大
きく、外部の電源に接続する必要があった。

米国特許第3,771,876号は、平面的なあるいは円錐形の
光学的な基準面を発生するレーザ装置を指向していた。
この装置は、可撓性の懸架部材から垂下する振り子を用
い、この振り子は自己水準測量を行うために光源を有し
ていた。二重ミラーあるいはプリズム装置を用い、振り
子からのビームの入射角から90゜の角度で装置からビー
ムを反射させていた。二重ミラー（時々ペンタプリズム
と呼称される）装置はユニットに固定され、振り子から
の光線ビームの接近角度を変えることができるようにな
されていた。

本発明の譲受人に譲渡されたランドー（Rando）の特許
第4,221,483号は、レーザビーム水準器具を開示してお
り、この器具は、該器具における小さな度合いの傾斜を
補償するために、レーザダイオードのビームを平行化す
るレンズを移動させる原理を用いている。平行化レンズ
は、振り子として懸架され、平行化されたビームを真に
垂直な位置に維持する効果を有しており、これにより器
具の限定された運動範囲において自己水準測量を提供す
る。

これも本発明の譲受人に譲渡された米国特許第4,679,93
7号は、バッテリ駆動される自己水準型の測量工具を開
示している。三脚台の上に設置されるように設計された
この工具は、水準測量及びアラインメント用の基準を提
供する。ほぼ水平であるが平坦ではない光線の円錐を反
射コーンから投射するための光源としてのレーザダイオ
ードを有する上記装置は、本発明に関連のある傾斜補償
構造を備えている。反射コーンはワイヤにより懸架さ
れ、該ワイヤは、ミラーコーンの先端を真の鉛錘からの
器具の傾斜誤差の角度の半分にする制御された剛性を有
している。

建築現場においてある選択された高さを検定するための
業者用の工具が、本発明の譲渡人によって、モデル840
ビルディングレーザ（Model 840 Building Laser）とし
て1970年代に販売されていた。この製品は、垂直方向の
ビームを放射することもできた。この製品は、ヘリウム
−ネオレーザを有し、内部バッテリで駆動されていた。
この装置は自己水準型ではない。

これもまた本発明と共に所有されている米国特許第4,85
2,265号及び同第4,912,851号は、レーザダイオードを用
いた水準測量、鉛錘測量及びアラインメント工具を開示
しており、この工具は、ハウジングのレベルからの小さ
な傾斜の変動を補償するための傾斜補償手段を有してい
た。この装置は、例えば工具を床の水平でない部分に置
いたときに、ハウジングの真の水平からの２つの変動方
向のいずれかにおける傾斜を補償していた。この装置は
最大約５゜までの傾斜誤差を補償し、工具からほぼ真に
垂直なあるいはほぼ真に水平な向きでビームを投射する
といわれていた。

真に垂直なビームあるいは真に水平なビームを投射する
能力を得るために、最後の２つの上記米国特許の水準／
鉛錘工具は、その好ましい実施例において単一の振り子
型の傾斜補償装置を用い、投射されるビームの向きの切
り替えは、ダイアルホイールを90゜回転させることによ
り行なっていた。ダイアルホイールの回転は、二重ミラ
ーの直角なデフレクタを傾斜補償された垂直方向のビー
ムの経路上に動かし、これを水平に撓ませる。好ましい
実施例においては幾分レベルの形状のハウジング自身
は、水平方向の投射及び垂直方向の投射の両方について
同一の向きに止まる。

上で参照した最後の２つの特許は効果的な水準測量、鉛
錘測量及びアラインメント工具を開示しているが、これ
ら従来の装置はいずれも、以下に説明する本発明の水準
測量、鉛錘測量及び指針ビーム装置のようには、コンパ
クトではなく、操作における融通性をもたず、容易に搬
送できず、また堅固なものではなかった。

発明の総括本発明は、ほぼ巻尺の寸法、形状及び感覚である小さく
コンパクトな工具において、上述の目的を達成する。本
工具は、好ましい実施例において単一のビーム出口窓を
有しており、上述の装置よりも操作がより簡単である。
内部の傾斜補償手段が有効に作用し、ハウジングが一側
部すなわち縁部で着座している時には、投射されるビー
ムをほぼ真の垂直の向きにし、また、ハウジングが第１
の側部とは直角な他の側部すなわち縁部で着座するよう
に動いた時には、ほぼ真に水平なビームの向きを得る。
好ましい実施例においては、２つの別個の傾斜補償手段
がハウジングの中に含まれ、第１の傾斜補償手段は、垂
直方向のビームを投射すべき時の傾斜の補正を行い、第
２の傾斜補償手段は、水平方向のビームを投射すべき時
の傾斜を補正を行う。

２つの傾斜補償装置は、工具の１つの向きに対して斜交
して設けられるミラーを有する重り付きの振り子と、90
゜回転した位置に対して斜交して設けられる第２のミラ
ーを有する重り付きの片持ち型の装置を備えることがで
きる。第２のミラーは、この第２の位置においてビーム
の経路を遮断し、傾斜に対する補償を行う。

更に工具は、工具のハウジングがこのハウジングの幅広
で大きな表面とすることのできる第３の側部で着座した
時に、レーザビームの位置を固定し、これにより、何等
傾斜補償されることなくビームが工具ハウジングと相対
的に不動化されるようにする手段を備えるのが好まし
い。このモードにおいては、工具は指針すなわちアライ
ンメントの目的でビームを投射するのに有用である。

多くのタイプの補償手段を工具に用いることができる
が、採用される最も好ましい補償手段は、簡単で、容易
に較正でき、信頼性を有し、更に、見かけの原点が可能
な限りユニットのハウジングの底部に接近していてパラ
ラックス誤差が極力小さい投射光線ビームを与えるよう
な補償手段である。

本発明のある特定の実施例においては、補償手段は、垂
直方向に投射されたビームの傾斜補償を行うための重り
付きの振り子装置と、水平方向に投射されたビームの補
償を行う重り付きの片持ち型の装置とを備える。垂直方
向の補償装置の一実施例においては、振り子型の補償装
置は２軸線型の振り子であって、この振り子は、重力の
影響下で、ミラーに入射しかつ反射されるビームを含む
平面のほぼ中で第１の度合いのミラー運動の補償を行
い、ほぼ直交する平面においえ異なった第２の度合いの
ミラー運動の補償を行う。これは、工具が傾斜する方向
（あるいは方向の組み合わせ）に関係なく、真に垂直な
ビームの向きに対する正確な補償を達成する。一方の方
向において他方の方向よりもより重い寸法を有するワイ
ヤあるいはロッドとすることができる振り子装置が、ユ
ニットが受ける傾斜の値の約0.38でミラー表面の角度の
向きを変えることにより、器具の傾斜を実質的に補正す
る。補正の考慮は、横方向の傾斜に対する場合と、ミラ
ーに入射し反射するビームの平面における傾斜の場合で
は若干異なっている。横方向の平面においては、幾分大
きなミラーの傾斜補正が必要であり、その理由は、レー
ザダイオードビームが斜交した角度からミラーに接近す
るからである。

他の実施例においては、対称的な断面の丸いワイヤある
いはロッドを用いて垂直方向の補償を行う。その結果生
ずる横方向の傾斜補償誤差は、短い範囲において殆ど問
題がない。

本明細書に記載する本発明の好ましい実施例は、構成及
び使用における効率性示と共に堅固さ、独立性及びコン
パクト性の目的を達成するものと信じるが、他のタイプ
の傾斜補正を用いることができる。鉛錘ビームを発生さ
せるための他の方法及び装置は、米国特許第4,221,483
号の如き振り子型のレンズと、米国特許第3,771,876号
の如き振り子型のレーザアセンブリと、米国特許第4,78
1,457号の如き振り子型のプリズムと、ドイツ特許第2,9
44,408号の如き振り子型の窓とを備える。これらの装置
はより高価であると考えられるが、ビームが垂直方向の
補償装置に到達する前に、ビームを遮断する水平方向の
補償装置と共に作動させることができるであろう。

本発明により達成される重要な目的は、水準測量、鉛錘
測量及び指針装置の使用が簡単であることである。上で
参照した米国特許第4,852,265号及び同第4,912,851号に
記載されるように、装置の外側の機械的なダイアルを回
転させるのではなく、巻尺の寸法を有するコンパクトな
工具を、ビーム出口窓を垂直方向あるいは水平方向に向
けた状態で、ある表面の上に単に定置する。傾斜補償及
び適正な傾斜補償装置の選定（垂直方向あるいは水平方
向に対して）は、採用する特定の補償手段により自動的
に行われる。また上述のように、固定したほぼ水平方向
の指針ビーム又は基準ビームに対して本装置を用いる時
には、装置を第３の側部、すなわちより大きな平坦な側
部で単に着座させる（好ましい実施例においては、装置
を広い側部で着座させることができる）。これにより、
レーザビームに対する傾斜補償装置の位置が固定され、
また工具ハウジングに関してビームが安定化される。

従って、本発明のある好ましい実施例においては、水
準、鉛錘及びアラインメントを表す携帯型のレーザビー
ム投射装置は、手で持ち運び可能なハウジングを備え、
該ハウジングは、平坦な面上に安定的に着座することの
できる少なくとも２つの側部を有し、これら２つの側部
は互いにほぼ直交している。これらの側部は、ハウジン
グの２つの狭い縁部であるのが好ましい。少なくとも１
つの可視レーザ光線の平行化されたビームを発生するた
めのレーザ手段がハウジング内に設けられる。ビームを
外方に投射するビーム出口窓がハウジングに設けられ
る。ハウジングの中のビーム指向手段は、上記２つの側
部の第１の側部がほぼ水平に保持されている時に、レー
ザ源手段からのビームを出口窓を介してハウジングの外
へ垂直方向に指向させ、また上記２つの側部がほぼ水平
方向に保持されている時には、レーザ源手段からのビー
ムを出口窓を介してハウジングの外方へ水平方向に指向
させるように作動する。ハウジングの中でビーム指向手
段に関連して設けられる傾斜補償手段は、ハウジングが
上記２つの側部の一方を真に水平ではなくあるいは真に
垂直ではない表面に接した状態で着座している時に、上
記ハウジングの比較的小さな傾斜角度を補正する。傾斜
補償手段は、上記比較的小さな傾斜角度にも拘わらず、
ビームを上記出口窓を介してほぼ真に垂直な向き又はほ
ぼ真に水平な向きで投射する。

ある特定の実施例においては、レーザ源手段は２つの別
個のレーザダイオードを備え、その一方は垂直方向のビ
ームを投射し、他方は水平方向のビームを投射する。従
って、ダイオード／レンズアセンブリは各々の傾斜補償
装置に設けられる。適宜な形態のスイッチが設けられ、
水平方向のダイオードビームあるいは垂直方向のダイオ
ードビームを励起する（あるいは、必要に応じて２つの
ビームを同時に投射することができる）。そのような２
ダイオード型の装置の好ましい実施例においては、ハウ
ジングは依然として単一の出口窓を備え、上記２つのダ
イオードの間での選択を行うために水銀スイッチを用い
ることができる。ハウジングが垂直なビームを投射する
位置に動いた時には、第１のダイオードのスイッチがオ
ンされ、第１の傾斜補償装置を用いて傾斜補償が行われ
る。ハウジングが水平なビームを投射する位置に動いた
時には、第２のダイオードが励起されて別個のビームを
投射し、このビームはこの第２の向きにおける傾斜に対
する補正に有効な別個の傾斜補償装置から反射する。

代替的に、本発明の２レーザダイオード/2レンズ型の実
施例は、傾斜補償ミラーを用いるのではなく、それら自
身が傾斜補償する２つのダイオードを有することができ
る。

本発明の別の重要な特徴は、ハウジングが適所に設定さ
れた後に、可能な限り迅速に投射されたビームをほぼ真
に垂直な向きに、あるいはほぼ真に水平な向きに安定化
させるように、傾斜補償装置の運動をダンピングするこ
とである。これは液体ダンピングにより行うことがで
き、一方は垂直方向用で他方は水平方向用の２つの別個
の傾斜補償装置が液体の中に封止される。レーザダイオ
ードビームは液体に入り、その液体の中の２つの補償装
置の一方から反射されて出口窓に向けて再指向される。
ダンピング液体及びビームが通過するガラスの界面の屈
折率がこのタイプのダンピングにおいては考慮される。

代替例として、本装置は、上記米国特許第4,852,265号
及び同第4,912,851号に記載される如き空気ダンピング
あるいは磁気ダンピングを用いることができる。上記特
許明細書の開示は、本明細書において参照されている。

従って本発明の基本的な目的は、鉛錘あるいは水平なレ
ーザビーム又は指針レーザビームを投射するための簡単
で、非常にコンパクトでありかつ容易に使用できる手工
具を提供することであり、この装置においては、ハウジ
ングが水平ではない表面に保持すなわち着座した時に、
このハウジングの比較的小さな傾斜角度に関係なく、ほ
ぼ真に垂直な向き及びほぼ真に水平な向きのレーザビー
ムが得られる。本発明の主要な目的は、ハウジングが垂
直方向の投射状態から水平方向の投射状態へあるいはそ
の反対に再配向された時に、重力を用いて一方のタイプ
の補償から他方のタイプの補償へ切り替える工具を提供
することである。更に、重力を用いて、ハウジングが第
３の側部で着座している時には、傾斜補償装置を消勢
し、これら傾斜補償装置の少なくとも一方を固定するこ
とにより、補償された垂直方向あるいは水平方向のレー
ザビームから固定された指針ビームへ切り替えることが
できる。上記及び他の目的並びに本発明の効果及び特徴
は、添付の図面を参照して以下の好ましい実施例の記載
を読むことにより明らかとなろう。

図面の説明図１は、本発明による振り子、レベル及び指標工具の斜
視図であり、垂直方向にビームを投射するために装置を
用いている状態を示している。

図２は、水平方向のビームを投射するために、本発明の
工具が他のモードで用いられている状態を示す図１と同
様な斜視図である。

図３は、指標ビームを投射するために別のモードで用い
られている工具を示す更に別の斜視図である。

図４は、ある好ましい実施例における工具の構造を断面
で示す立面図であり、この工具は、垂直方向のビーム投
射に対する第１の傾斜補償及び水平方向のビーム投射に
対する第２の傾斜補償（不作動）を備えている。この工
具は、図１に示すように鉛錘測量すなわち垂直方向のア
ラインメントを行う工具として用いられる状態で示され
ている。

図５は、図４と同様の側方断面図であるが、図２に示す
ように傾斜補償された水平方向のビームを投射するため
に用いるために工具を90゜回転させた状態を示してい
る。

図６は、本発明の２レーザ／レンズ型の実施例を示す概
略的な立面図である。

図７は、本発明の水平方向の鉛錘補償装置の好ましい実
施例を示す分解斜視図である。

図８は、本発明の一実施例における水平方向の傾斜補正
装置の作用を幾分概略的に示す部部的な立面図である。

図９は、水平方向の補償装置の一部を示す分解斜視図で
ある。

図10は、本発明の傾斜補償装置の原理を更に説明する分
解斜視図である。この図面は、図３に示す指針モードに
おいて用いられる重力により作動されるブレーキを示し
ている。

図11は、図10に示す装置及び方法のある態様を示す図で
ある。

図12は、工具の液体ダンピング媒体から生ずる異なった
角度の効果を示す概略図である。

図13A、図13B、図13C及び図13Dは、工具の一部として巻
尺を含んでいる本発明の他の実施例を示す一式の斜視図
である。

図14及び図15は、巻尺が水準／鉛錘インジケータと一体
になった本発明の更に別の実施例を示す斜視図である。

図16は、傾斜補償されたビームを垂直方向上方及び下方
に投射するための装置を示す概略断面図である。

好ましい実施例の説明図面において、図１、図２及び図３は、第１の側部すな
わち縁部14を着座させた時に鉛錘レーザビーム12vを垂
直に突出させている状態（図１）、第２の側部すなわち
縁部16を着座させた時にビーム12hを水平に突出させて
いる状態（図２）、及び他の側部すなわち広く平坦な側
部18を着座させた時にビーム12pをほぼ水平に突出させ
ている状態（図３）の一連の姿勢で用いられる鉛錘、水
準及び整合（アラインメント）工具10を示している。

工具10は、概ね巻尺（例えば約7.6m（25フィート）のポ
ケット型巻尺）の形状及び寸法を有するハウジング20を
有している。この工具は、各々の縁部の面14及び16に沿
った長さ又は高さは約10cm（約４インチ）以下とするの
が好ましく、より好ましくは、約9.5cm（３−3/4イン
チ）よりも小さいのがよい。工具のハウジングの厚みは
約5cm（約２インチ）よりも小さいのが好ましく、より
好ましい実施例においてはその厚みは約3.2cm（１−1/4
インチ）よりも小さくすることができる。

側面すなわち縁部の表面14、16は、水平な面（又は垂直
な面）に安定して着座できるものでなければならない。
この目的のために、側面は図示のように平坦であり、ま
た互いに直角であるのが好ましい。しかしながら、使用
者に対して幾つかの直線的な目視可能な表示が提供さ
れ、これにより、使用者に工具の全体的な整合の指標が
与えられる限りにおいて、面に対する安定性を得るため
にエンボス（凹凸）又は脚部を設けることができる。

図１及び図２は、ハウジングの縁部14及び該ハウジング
の大きく平坦な側部24に形成されるノッチ22と、側縁部
16に設けられた線又はノッチ26と、側縁部16の中央に設
けられかつビームが出る窓30に隣接するノッチ28とがハ
ウジングに設けられていることを示している。種々の形
態を取ることのできるこれらの視覚的なインジケータ
（指標）は、図面に示すように基準線又はマーク32、34
又は36を基準にして工具10を整合させるために設けられ
ている。これら視覚的な整合のインジケータは、図示の
ように突出したレーザビーム12v又は12hに関する基準を
与える。図示のようにまた下記に説明するように、工具
10には、特に図１に示すビームが垂直に投射されるモー
ドに対して、２つの軸線に沿って傾斜補償が設けられて
おり、ハウジングの基準マークに可能な限り近づけて維
持するために見かけのビーム源が制御される。

これは、工具が大幅に傾斜した時の正弦誤差を減少させ
る。

図示のように、外部の電源スイッチ38をハウジング20の
外側に設けることができる。

図４は、ある特定の好ましい実施例における鉛錘、水準
及び指針工具10の内部構造を示している。図示のように
マイクロスライド・スイッチとすることのできるオンオ
フスイッチ38が、バッテリ（例えば９ボルトのバッテ
リ）40、及びハウジングの内側に装着された可視レーザ
ダイオード42に接続されている。ダイオード台44を、締
め付けた枢動取付体48によってハウジングの中の安定構
造体46に接続することができる。この好ましい実施例に
おいては、コリメートレンズ（温度補償されるのが好ま
しい）50のダイオード42からの距離を、固定ネジ52によ
って正確に調節することができる。

この好ましい実施例における本発明の基本的な特徴は、
工具は単一のビーム出口窓30を有し、使用者は、側縁部
14又は16を選択して垂直に投射されるビーム12v及び水
平に投射されるビーム立12hを簡単に選べ（図５）、突
出したビームに対して工具ハウジングの傾斜を補償し、
これにより、工具が縁部14をほぼ水平にした状態又は縁
部16をほぼ水平にした状態のいずれの状態に維持されて
いる場合にでも、実質的に真の垂直にあるいは真の水平
にビームを突出させることができることである。これ
は、上述のように種々の方法で達成することができる。
この好ましい実施例においては、ビームが垂直方向に投
射される時に作用する一つの面、及びビームが水平方向
に投射される時に作用する他の面の２つの交互に現れる
反射面を用いて比較的簡単に傾斜の補償を行うことがで
きる。

図４は、第１の反射体が、垂直方向のビーム傾斜を補正
するために振り子重り54に固定して取り付けられたミラ
ー52を備えていることを示している。振り子重りは、ハ
ウジング内の固定した位置（振り子台）58から支持され
た振り子軸又はワイヤ56に支持されている。この垂直方
向のビームの傾斜の補償においては、対称な断面を有す
る単純で丸いロッド棒あるいはワイヤ56を振り子軸とし
て用いることにより極めて正確に行うことができる。本
明細書において参照する米国特許第4,852,265号及び第
4,912,851号において説明されているように、完全な精
度を得るためには、１つの軸線に沿う傾斜は、他方の軸
線に沿う傾斜に比較して、異なった度合いの傾斜の補償
である必要があり、その理由は、ダイオード／レンズの
アセンブリからのビーム12がある角度から補償ミラー52
に接近するからであることが判明している。しかしなが
ら、もし振り子のロッド56が単純な断面を有し、このロ
ッドが入射して反射するレーザビームの平面（すなわち
図４の紙面における傾斜）において適正に傾斜を補正す
るように設計されていれば、直交する方向（図４の紙面
において前後方向）におけるハウジングの傾斜角はまだ
十分に許容可能な精度の範囲内にあることが判明してい
る。例えば、約３゜のそのような傾斜は、工具の上方約
30m（100フィート）において約6.4mm（0.25インチ）の
誤差を生ずるだけであろう。

しかしながら、一方又は両方の方向の成分について理想
的な傾斜の補償を行うためには、ロッド56を一方の方向
において他方の方向よりもより大きな剛性を与えるよう
に横長の楕円形又は矩形の断面にすることができる。こ
のような補正の原理は、上で参照した特許において展開
されかつ十分に説明されている。

図示の好ましい実施例においては、工具を定置した後の
振り子重り54及びミラー52の運動をダンピングは液体の
ダンピングにより達成されるが、他の適宜なな形態のダ
ンピングを用いることができる。従って、ハウジング
は、図面において符号60で示す液体包囲空間の中の透明
なオイル等の液体を含む。レーザビーム12は、液体の空
間60とその上方の空気の空間との間の界面の役割を果た
すガラス（又は他の透明な材料）製の封止プレート62を
通過している状態で示されている。ビーム12は次に、下
方に向かってダンピング液体を通過し、第１の傾斜補償
ミラー52に至る。図４に示すように、ビームがガラスの
封止プレート62を通過する際に、またビームがダンピン
グ液体に再び入る際に、屈折が生じる。この屈折の度合
いは、プレート62の屈折率及びオイルあるいは他の液体
の屈折率に依存する。しかしながら、これは、ビームが
補償ミラーにより反射されるまでは固定された関係であ
り、従って一定である。

実際には、必要に応じてハウジングの内部全体又は出口
窓まで及びレンズ50付近の点までを液体で充填すること
ができることを理解する必要がある。

図４は液体のダンピング槽をプレート62に対してほぼ直
角に出る補償された垂直のビーム12vを示しているが、
これは傾斜角度の増加に伴って変更するものであり、こ
の効果が考慮されている。後に分かるように、また図12
に原理を示すように、屈折率の変化は補償ミラーにおけ
る位置調節の効果を倍加する。

この好ましい実施例の例として、仮に工具10が入射面及
び反射したレーザビームの平面内（すなわち図４の紙面
の平面内）で2.8゜の角度で傾斜された場合には、ハウ
ジングの向きに対して出射する鉛錘のビーム12vについ
て同様の2.8゜の全補正を行う必要がある。ある好まし
い実施例においては、垂下ミラー52及びその接続された
構造体を１゜傾斜させて設定し補正を行う。この補正
は、ミラー52に当たって反射するビームにより２倍とな
って２゜になる。また、屈折率Ｎが1.4である透明な鉱
物油のダンピング槽においては、ビームが出口窓30に向
かって液体槽を出て空気に入るので、補正は1.4×２゜
＝2.8゜まで増加する。ビームが若干の角度をなして透
明なプレート62を通過する効果は、この状況においては
無視し得るものである。

図12は、上記式において用いた関係を示している。液体
ダンピングにおけるオイル又は他の液体の粘性が増大す
ると、液体の運動ダンピング効果が増大するが、これと
同時に装置の傾斜に対する補償をより緩慢なものとさせ
る。同時に、粘性の増加は一般に屈折率の増加に対応
し、屈折率の増加はビームの出現角度を増大させ、従っ
て、正確な補償を行うためには、与えられた傾斜に対し
てミラー52がより小さな偏差角度を形成することが必要
となる。これらの事柄は、工具10に使用するダンピング
液体の選択において重要な考慮事項である。

図７は、図４を参照して説明した垂直方向の傾斜補償構
造の具体的な要素の幾つかを分解して示している。図示
のように、液体ダンピング槽はプラスチック等で形成さ
れたタンク61の中に収容することができる。液体で完全
に充満されたタンク61は、図４にも示すように、Ｏリン
グ61aにより透明なプレート62に接してシールすること
ができる。この傾斜補償の好ましい特徴は、振り子のミ
ラー支持体54a（図４に示すのとは幾分異なった形態で
示されている）用のケーシング装置63を含むことであ
る。ケージング装置63は、図示の如く切り欠きを形成さ
れたプレートを備えることができ、該プレートは、工具
を組み立てた状態においては、振り子重りあるいはミラ
ー支持体54aを跨ぐような位置に設けられている。振り
子は十分な間隔を置いて跨がれており、これにより、上
述の両方の直交方向において傾斜に対する補償を適正に
行うように作動することができる。工具をその側部を下
にして置いた時にあるいは急勾配で傾斜した角度で置い
た時には、ケージング装置63が振り子装置54aの縁部の
１つと係合してこれを実質的に不動化し、これにより、
その損傷及び結果的に誤整合を生ずることになるであろ
う過剰な動きを防止する。

液体の屈折率の他の重要な効果は、ビームがダイオード
／レンズアセンブリ42、50を出る際のビームの経路が固
定することである。液体の屈折率が大きくなればなる
程、液体の中に入る際にレーザビームはより大きく屈折
し、従って、ビームはダイオード／レンズの与えられた
変位した位置に対して垂直に近づいて、液体の中に入る
ことができる。これは、第１の傾斜補償ミラー52からの
入射／反射角度を減少させ、従って、ミラー52を水平に
近づける。これはまた、対称的な断面の振り子支持体56
を用いていると仮定して、光ビームの平面に直交する平
面（すなわち図４の紙面の前後方向に伸びる平面）にお
ける傾斜補正をより正確なものとする。換言すれば、平
面及び横方向における傾斜に対する理想的な補正がより
同一のタイプの補正を必要とするようになる。（ビーム
源をミラー52の直ぐ上方とすることができれば、傾斜補
正の問題は両方の方向において実質的に同一となるであ
ろう）。

本発明の好ましい実施例においては、ミラー52は、補償
された垂直なビーム12vに対して直角な平面から約17゜
傾斜している。従って、米国特許第４、912、851号にお
いて十分に説明されているように、理想的な補正のため
には、ビームの平面及び図４の紙面の平面において作用
する振り子ロッド56の剛性は、他方の方向におけるより
も幾分大きくなるであろう。

好ましくはかなりの粘性を有するとよい液体のダンピン
グ槽を用いることには他の重要な利点がある。屈折の効
果により、傾斜補正装置の設計をより堅固なものとする
ことができる。これは、液体槽が運動可能な部材がハウ
ジングに対して揺れ動くのを幾分防止するという事実と
相俟って、工具をより堅固なものとする。

図４に示すように、可撓性の要素又は片持ち梁70の端部
にある重り68上に支持された第２の傾斜補償用の反射ミ
ラー66は、重力の影響でレーザビーム12の経路から外れ
ている。工具10が面14で着座している時、又は工具が縁
部14によってほぼ水平にした状態で保持されている時に
は、ミラー／片持ち梁の重りアセンブリ66、68、70は不
作動となる。本発明のこの実施例においては、第１の傾
斜補償アセンブリ52、54、56から第２の傾斜補償アセン
ブリ66、68、70へ切り替える手段は、使用者により機械
的に切り替えるレバー調節等を必要とするのではなく、
重力に応答するということが重要な特徴である。

図５は、側部すなわち縁部の表面16がほぼ水平となる状
態に動かされた後の工具10を示している。水平ビームの
傾斜補償装置アセンブリは図８、図９、図10及び図11に
も詳細に示されており、以下の説明においてはこれら図
面も参照する必要がある。

図５においては、工具10を用いて傾斜補正された水平な
レーザビーム12hが投射されている。重力の影響によ
り、第２の補償装置の片持ち梁の重り68は、片持ち梁70
及び第２のミラー66を、ダイオード／レンズアセンブリ
42、50からのレーザビーム12の経路の中に直接入る位置
まで、下方に揺動させている。従って、第２の補償ミラ
ー56は、ビーム12が第１の垂直方向の補償アセンブに到
達する前に、このビームを阻止している。このように補
正された水平方向のビーム12hは、図４の垂直方向のビ
ーム12vの位置とは幾分異なった位置でビーム出口窓30
から外方へ投射される。

図５に示すように、第２の補償装置の片持ち部材70は、
図示のようにこの部材がビーム12の経路の中に介挿され
た時に、ほぼ垂直方向に懸架される。しかしながら、こ
の状態は必然的なものではなく、片持ち部材70は幾分傾
斜した「垂直」な状態を取ることもできる。片持ち梁の
重り68に取り付けられた釣り合い重り72を調節し、工具
を較正して水平方向の傾斜補償の度合いを正確にするこ
とができる。

工具10のこの態様においては、第１の垂直方向の傾斜補
償アセンブリ52、54、56は図示のように不作動である。
この態様においては、振り子重り54はハウジングの固定
された構造体74に接した状態で着座している。他の状態
においては、振り子重りを、上述のケージング装置63
（図７）により保持することができる。

図４及び図５に示すように、第２の補償装置の片持ち梁
部材70は、ハウジングに接続された取り付けブラケット
あるいは他の構造体76に支持されている。また図４、図
５及び図10に示すように、構造体76に接続されたブレー
キ重り78が設けられてもよい。図10の分解斜視図に示す
ように、このブレーキ重り78は片持ち部材又は片持ち梁
70の中央の開口80に設けることができるが、このように
する目的は、図３に示すように工具の広い側部18で定置
した時に（又は反対側の広い側部24で定置した時に）片
持ち梁70を不動化することである。従って、工具をハウ
ジングに対して相対的に固定された水平方向のビームを
向けるための指標ビームとして用いるべき時には、工具
のいずれかの幅広い側部を定置させると、ブレーキ重り
78が若干撓み、２つの片持ち梁のアーム82の一方に軽く
係合し、これにより片持ち部材70及びミラー66をハウジ
ングに対して相対的に不動化させる。指標ビームのモー
ドにおいては、第１の補償装置アセンブリ52、54、56が
ビームの経路から外れる。

図８、図９、図10及び図11は、本発明の好ましい実施例
における水平方向の工具補償アセンブリの別の特徴を示
している。図８においては、釣り合い重り72、及びネジ
切りされたロッド86に設けられる較正用の微調節装置が
示されている。図９は、上記アセンブリを更に分解して
示している。

図10及び図11は、システムにおける力／変位の広範囲の
線形性を可能とする水平方向の補償装置の重要な特徴を
示している。すなわち、工具は、水平方向のビームをほ
ぼ真の水平に維持しながら、かなりの程度傾斜すること
ができる。図５に示す水平方向のモードにおいて用いら
れる工具の傾斜角度を、片持ち梁70が適正に設計されて
いれば、プラスマイナス７゜とすることができることが
判明している。プラスマイナスの７゜の傾斜に対して、
装置は角度20″以内の精度を達成することができる。
（図５の紙面の前後方向において工具が例えかなりの傾
斜角度に亙って傾斜回転した場合でも、ビームの水平方
向の精度には実質的に何等影響を与えないので、水平方
向の傾斜補償装置は単一の軸線においてのみ作動するこ
とを注記しておく）。

図11には片持ち梁の好ましい構造が示されているが、こ
の構造については図８、図９、図10及び図５を共に参照
する必要がある。片持ち部材すなわち片持ち梁70は、テ
ーパ形状を有する２つの脚部82により形成されている。
これらのテーパ形状の脚部は、これら脚部の断面積が小
さくなるに従ってより可撓性を有するようになる。片持
ち梁の重り68の重心84が、テーパ形状を有する各々の脚
部82の２つの側部が交差する点にあれば、ビーム70の所
望の線形的な挙動が達成される。その理由は、モーメン
ト及び曲げが、一端に集中されるのではなく、ビームの
長さに亙って分配されるからである。片持ち梁70は、テ
ーパ形状を有する単一の部材とすることができるが、脚
部を二股にし、これらの間にブレーキ重り78を嵌挿する
ことができるようにするのがこの実施例においては好ま
しい。従って、ブレーキ重り78を包囲するゴム部材86
は、工具10がどのような状態で定置されるかに応じて、
片持ちの脚部82のいずれかに係合することができる。

図６は、図４及び図５と同様の断面図であるが、２つの
別個のレーザダイオード／レンズアセンブリ42a/50a、4
2b/50bを有するレーザ振り子及びレベル工具90の実施例
を示している。図６に示す構造は、上述の如き二重のレ
ーザ源を有する工具を構成することのできる方法の一例
に過ぎない。

図６に示すように、図示の特定の実施例においては、別
個のビーム出口窓92、94が設けられており、従って工具
をその一方の側部14aをほぼ水平にして用い、これによ
りビーム12v又は12hのいずれかを投射するか、あるいは
必要であれば２つのビームを同時に投射する。代替的
に、工具が単一のビーム出口窓を有するように構成し、
光学系の幾つか及び第２の水平方向の傾斜補正アセンブ
リ96を図示の角度に対してほぼ直角に設けることができ
る。そのような単一の窓を有する実施例においては、２
つのビームは、互いに幾分ずれた位置で単一の窓から投
射されることになる。しかしながら、図示の構成の１つ
の利点は、２つのビーム12v及び12hを必要に応じて同時
に投射することができることである。このようにするた
めに、図示のスイッチ38に加えて適宜な切り替え装置を
設けることができる。

図６に示す工具90においては、再び単一の液体ダンピン
グ槽98を設けることができる。第２の（水平方向の）傾
斜補正アセンブリ96、及び第１の（垂直方向の）傾斜補
償アセンブリ99の構造及び機能、並びに他の多くの構造
的な特徴は、工具10に関して上に説明したものと同様に
することができる。

図13乃至図15は本発明の追加の実施例を示しており、こ
の実施例においては、振り子、レベル及び指標工具は巻
尺と一体化されている。

図13A乃至図13Dにおいては、上に説明した如き振り子、
レベル及び指標工具は、典型的な形状を有する巻尺102
に枢動連結100により取り付けられている。巻尺102及び
レーザ工具10の両方は、これら４つの図面においては、
異なった回転位置及び異なった相対的な回転位置で示さ
れている。図13Aにおいては、レーザ工具10は、例えば
工具で上梁又は天井のマークを視準するために用いるこ
とのできる傾斜補償された垂直方向のビーム12vを投射
している。従って、大工、配管工あるいは他の職人又は
作業員は、テープ104を用いて、工具が位置している上
方のマークからのある程度水平なあるいはほぼ水平な距
離を測定することができる。工具は、例えば約12.7mm
（1/2インチ）等の特定の増分を巻尺の前方部106におけ
る読み取りに加え、これにより実際の基準ビーム12vま
での距離に補正すべきことを示すマーキングを備えるこ
とができる。

図13Bは、図13Aの状態から90゜回転された巻尺102を示
しており、テープ104を、このテープ104を真の鉛直に保
持して垂直方向の距離を測定するために用いることがで
きることを示している。傾斜補償された垂直方向のビー
ム12vは、テープ104を厳密に垂直に保持するためのガイ
ドとして用いられる。

図13Cにおいては、レーザ工具10は水平な状態まで回転
されており、傾斜補正された水平方向のビーム12hを投
射している。従って、レーザビームは、テープ104を用
いて水平方向の線に沿って正確な測定を行うための基準
マーキングビームとして用いることができる。

図13Dにおいては、巻尺102は垂直方向の測定を行うよう
に回転されており、レーザ工具10は依然として水平方向
のビーム12hを投影している。工具のこの使用法は図13A
に示す工具と同様であり、レーザビームはある離れた点
からの正確な基準を達成する。すなわち、レーザビーム
は工具を正確に水平に位置決めし、この工具から上方へ
（あるいは下方へ）測定を行って、水平方向のビーム12
hのレベルから上方の（あるいは下方の）与えられた距
離における特定の位置を決定することができる。

図14及び図15は更に別の変形例を示している。図14にお
いては、アームブラケット108を有する巻尺106を、これ
らブラケット108の開口及びレーザ工具110のスナップ型
の接続部112を介して、変更されたレーザ工具110上に嵌
着させることができる。図示のように、ビーム窓は図14
に示すスナップ型の接続部112のすぐ内側に設けること
ができ、これにより、傾斜補償された垂直方向のビーム
12vは上記開口を通って投射される。

図15においては、図14の巻尺と同様な巻尺106を、更に
変更されたレーザ工具114に同様に嵌着させることがで
きる。レーザ工具114には４つのスナップ形状の接続部1
16が設けられており、これら接続部は工具の対向する狭
い縁部の対に各々２つずつ設けられている。このように
すると、巻尺106を、２つの直角な状態のいずれか一方
に選択的に位置させ、これにより、必要に応じてレーザ
ビーム12に対して相対的な向きを提供することができ
る。例えば、レーザ工具114を図15に示す垂直方向のビ
ームのモードで用い、ビーム12vを上方すなわち頭上の
点に位置決めすることができる。このように工具114の
中心に位置決めした点に関して種々の半径方向において
測定を行うことができ、またそのような点から測定され
た弧を振ることができる。巻尺106を90゜回転させた位
置に取り付けた状態で、同様の目的のためのこの工具を
用いることができる。

図16は、レーザ工具120が振り子ビーム122a及び122bを
下方及び上方の両方の方向に投射する本発明の変形例を
概略的に示している。図示のように、一対のダイオード
／レンズアセンブリ124a、124bが設けられており、対称
的に反対の方向にビーム124を投射している。ビーム124
は上述の如き液体のダンピング槽の中に入ることがで
き、この概略的な図面にはダンピング槽を特に図示して
いないが、これらビームはそのような液体ダンピング槽
の存在により屈折している状態で示されている。

本発明の好ましい実施例においては、単一の振り子傾斜
補償装置126を設けることができ、この補償装置は、振
り子重り128、振り子支持ワイヤあるいはロッド130及び
一対の補償ミラー132a、132bを備えている。ミラーを取
り付け及び位置決める（すなわち、重り128の左側ある
いは右側の同じ側に取り付ける）態様により、上方のビ
ーム122aの補償は、下方のビーム122bに対しても同一の
補償を行い、両方のビームをほぼ真の垂直に維持するこ
とが分かる。そのような工具は、建築、機械的及び電気
的な据え付け及び配管の分野では種々の用途を有してい
る。ポイントすなわち点を使用者の上方及び下方に位置
決めし、これらポイントを同一の垂直線上に置くことが
できる。使用者が床に屈み込むことを必要とせずに、間
柱、用材及び壁の鉛直度をチェックすることができる。

本発明のレーザ工具を他の工具と一体化することができ
ることを理解する必要がある。この工具を音響的な距離
測定装置と一体化するかあるいは取り付け、そのような
装置の精度を大幅に向上させることができる。投射され
たレーザビームは、距離測定装置に対する指標ビームの
役割を果たすことができ、これにより、装置からの距離
を測定すべき壁に設けることのできる特殊な音響的な反
射板に、装置を向けることができる。指標ビームは、こ
の方法でなければできない指向方向の精度を可能とし、
小さな反射目標物すなわちターゲットを用いることがで
きる。そのような指標ビームがなければ、音響的な距離
測定装置は、例えば、石積み壁までの距離とは異なる木
材の壁までの距離を読み取る傾向があった。

本発明のレーザ工具にはまた、直定規すなわち直角工具
に接続するための手段を設けることができ、これによ
り、壁あるいは他の面から正確な角度（例えば90゜）で
水平なレーザビームを投射することを可能とする。

本明細書に記載した工具は高度の融通性を有しており、
建設業あるいは他の業界においてほとんど数え切れない
用途を有している。鉛直を得るための器具として、本工
具を垂直であるべき壁あるいは他の部材に沿って位置決
めすることができる。本工具を床に置き、例えば屋根あ
るいは天井にある頭上の基準のマークに合わせて停止さ
せ、これにより、例えばパイプ又はダクト等を通すため
の正確な位置を床上で決めることができる。水平なビー
ムのモードにおいては、工具はコンクリート職人の作業
のレベルを出すために、又は床又は他の総ての水平な部
材のレベルをチェックするために用いることができる。
本工具は、枠組み作業あるいはレイアウト作業における
ように、同一のレベルにあるがかなり離れている点の位
置を決定するために用いることができる。本工具はレベ
ル出しに用いることができ、またこれと同時に指標ビー
ムとして、平行な壁、パイプ、構造部材等の直線性を視
準することもできる。広い側部を着座させることによ
り、本工具は傾斜補償を行うことなく、指標ビームとし
て多くの用途を有する。本工具は所望の状態でセットす
ることができ、例えば間柱等の総ての部材あるいは一連
の部材の直線上を検査するための可視基準線として用い
ることができる。このモードにおいては、傾斜補償が作
動しないので、必要に応じて上方あるいは下方に小さな
角度でビームを注意深く向けることができる。

上述の好ましい実施例は本発明の原理を説明することを
意図するものであって、本発明の範囲を限定する意図は
ない。他の実施例及びこの好ましい実施例に対する変形
は当業者には明らかであろうし、以下の請求の範囲にお
いて画定される本発明の原理及び範囲から逸脱すること
なくどのような実施例あるいは変形を行うこともでき
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レベル、鉛直性及びアラインメントを表す
ための携帯型のレーザビーム投射装置において、平坦な面上に安定的に着座することができ互いにほぼ直
交する少なくとも２つの側部を有する手で持ち運び可能
なハウジングと、前記ハウジングの中に設けられ、少なくとも１つの可視
レーザ光線の平行ビームを発生するレーザ源手段と、前記ハウジングに設けられるレーザビーム出口窓と、前記ハウジングの中に設けられ、前記２つの側部のうち
の第１の側部がほぼ水平に保持された時に、前記レーザ
源手段からのビームを前記出口窓を介して前記ハウジン
グの外方へ垂直方向に向け、また前記２つの側部のうち
の第２の側部がほぼ水平に保持された時に、前記レーザ
源手段からのビームを前記出口窓を介して前記ハウジン
グの外方へ水平方向に向けるビーム指向手段と、前記ハウジングの中に前記ビーム指向手段と関連して設
けられ、前記ハウジングが前記２つの側部の一方を真に
水平ではないあるいは真に垂直ではない面に接した状態
で着座した時に、前記ハウジングの比較的小さな傾斜角
度を補正し、このような比較的小さな傾斜角度にかかわ
らず、前記出口窓を介してほぼ真に垂直の向きのあるい
はほぼ真に水平な向きのビームを投射する傾斜補償手段
とを備える装置。
【請求項２】請求項１の装置において、前記装置は、平
坦な面上に安定的に着座することのできる第３の側部を
有し、前記装置は更に、前記傾斜補償手段に関連して設
けられるビーム固定手段を備え、該ビーム固定手段は、
前記ハウジングが前記第３の側部をほぼ水平にした状態
で定置された時に、前記傾斜補償手段を不作動とし、か
つ、レーザビームが前記出口窓を介して前記ハウジング
を出る際に、前記レーザ源手段からのレーザビームの経
路を前記ハウジングに対し安定にかつ固定して保持し、
これにより、当該装置は、前記第３の側部をほぼ水平に
示した状態で、指針及びアラインメント工具として用い
ることのできることを特徴とする、前記装置。
【請求項３】請求項１の装置において、前記レーザ源手
段は一対のレーザダイオードを備え、一方のレーザダイ
オードは垂直方向のビームを投射し、また他方のレーザ
ダイオードは水平方向のビームを投射し、また前記装置
は、前記工具の位置が、前記第１の側部からほぼ水平な
前記第２の側部へ変えられた時に、一方のレーザダイオ
ードを付勢し他方のレーザダイオードを消勢するように
切り替える手段を更に備えることを特徴とする、前記装
置。
【請求項４】鉛錘測量、水準測量及び心合わせを行うた
めのレーザビーム投射装置において、平坦な面上に安定的に着座することができ互いにほぼ直
交する少なくとも２つの側部を有すると共に、２つの幅
の広い側部を有し、ほぼポケット型の巻尺の寸法及び形
状を有する手で持ち運び可能なハウジングと、前記ハウジングの中に設けられ、少なくとも１つの可視
レーザ光線の平行ビームを発生するレーザ源手段と、前記２つの側部あるいは前記幅広い側部のいずれでもな
い位置において前記ハウジングに設けられたレーザビー
ム出口窓と、前記ハウジングの中に設けられ、前記２つの側部のうち
の第１の側部がほぼ水平に保持された時に、前記レーザ
源手段からのビームを前記出口窓を介して前記ハウジン
グの外方へ垂直方向に向け、また前記２つの側部のうち
の第２の側部がほぼ水平に保持された時に、前記レーザ
源手段からのビームを前記出口窓を介して前記ハウジン
グの外方へ水平方向に向けるビーム指向手段と、前記ハウジングの中に前記ビーム指向手段と関連して設
けられ、前記ハウジングが前記２つの側部の一方を真に
水平ではないあるいは真に垂直ではない面に接した状態
で着座した時に、前記ハウジングの比較的小さな傾斜角
度を補正し、このような比較的小さな傾斜角度にかかわ
らず、前記出口窓を介してほぼ真に垂直の向きのあるい
はほぼ真に水平な向きのビームを投射する傾斜補償手段
とを備える装置。
【請求項５】請求項４の装置において、前記レーザビー
ム投射装置の前記幅の広い側部の一方に接した状態で、
並置され回転可能に設けられた巻尺を更に備え、これに
より、前記巻尺テープに対して平行な方向又は前記テー
プに対して直交する方向にレーザビームを投射すること
のできる、前記装置。
【請求項６】請求項４の装置において、前記ハウジング
は、高さが約102mm（約４インチ）よりも大きくなく、
長さが約102mm（約４インチ）よりも大きくなく、更に
厚みが約51mm（約２インチ）よりも大きくない寸法を有
することを特徴とする、前記装置。
【請求項７】請求項４の装置において、前記ハウジング
は、高さ及び長さが約95mm（約３−3/4インチ）よりも
大きくなく、厚みが約32mm（約１−1/4インチ）よりも
大きくない寸法を有することを特徴とする、前記装置。
【請求項８】水平性、鉛直性及びアラインメントを表す
ための携帯型のレーザビーム投射装置において、高さが約102mm（約４インチ）よりも大きくなく、長さ
が約102mm（約４インチ）よりも大きくなく、更に厚み
が約51mm（約２インチ）よりも大きくない寸法を有する
と共に、平坦な面上に安定的に着座することができ互い
にほぼ直交する少なくとも２つの側部を有する手で持ち
運び可能なハウジングと、前記ハウジングの中に設けられ、可視レーザ光線の平行
ビームを発生するレーザ源手段と、前記ハウジングに設けられるレーザビーム出口窓と、前記ハウジングの中に設けられ、前記２つの側部のうち
の第１の側部がほぼ水平に保持された時に、前記レーザ
源からのビームを前記出口窓を介して前記ハウジングの
外方へ垂直方向に向け、また前記２つの側部のうちの第
２の側部がほぼ水平に保持された時に、前記レーザ源か
らのビームを前記出口窓を介して前記ハウジングの外方
へ水平方向に向けるビーム指向手段と、前記ハウジングの中に前記ビーム指向手段と関連して設
けられ、前記ハウジングが前記２つの側部の一方を真に
水平ではないあるいは真に垂直ではない面に接した状態
で着座した時に、前記ハウジングの比較的小さな傾斜角
度を補正し、このような比較的小さな傾斜角度にかかわ
らず、前記出口窓を介してほぼ真に垂直の向きのあるい
はほぼ真に水平な向きのビームを投射する傾斜補償手段
とを備える装置。
【請求項９】請求項８の装置において、前記傾斜補償手
段は、前記ハウジングの中に設けられると共にこれに取
り付けられた第１のミラーを有する重り付きの振り子撓
み手段を備え、前記第１のミラーは、前記ハウジングが
前記第１の側部を水平にした状態で着座している時に、
前記レーザビームの経路の中に位置して前記ビームを前
記出口窓に向けてほぼ真に垂直な向きで反射させ、前記
傾斜補償手段は更に、前記ハウジングの中に設けられる
と共にこれに取り付けられた第２のミラーを有する重り
付きの片持ち型の撓み手段を備え、前記第２のミラー
は、前記ハウジングが前記第２の側部をほぼ水平にした
状態で着座している時に、前記レーザビームを遮断する
ように位置して前記ビームを前記出口窓に向けてほぼ真
の水平な向きで反射することを特徴とする、前記装置。
【請求項１０】請求項９の装置において、前記ハウジン
グの中に設けられた閉止された液体のダンピング槽を更
に備え、前記ダンピング槽の中には前記重り付きの振り
子撓み手段及び前記重り付きの片持ち型の撓み手段が位
置付けられ、前記ダンピング槽は、前記液体を保有する
と共に前記ミラーと前記出口窓との間に介挿された透明
なシール界面を有することを特徴とする、前記装置。
【請求項１１】請求項９の装置において、前記ハウジン
グの中に設けられた閉止された液体のダンピング槽を更
に備え、前記ダンピング槽の中には前記重り付きの振り
子撓み手段及び前記重り付きの片持ち型の撓み手段が位
置付けられ、前記ダンピング槽は、前記液体を保有する
と共に前記ミラーと前記出口窓との間に介挿された透明
なシール界面を有し、前記重り付きの振り子撓み手段及
び重り付きの片持ち型の撓み手段の各々は、使用の際に
重力により撓んで前記第１又は第２のミラーからビーム
が反射された時にこのビームの向きを部分的に補正する
ように作動可能であり、前記補償の残りの部分は、前記
ビームが前記液体ダンピング槽から空気に出ることによ
り行われ、これにより、前記補償は、前記液体ダンピン
グ槽の屈折率に従って倍加されることを特徴とする、前
記装置。
【請求項１２】請求項９の装置において、前記ハウジン
グの中に設けられる空気ダンピング手段を更に備え、該
空気ダンピング手段は、工具のハウジングの位置が変え
られた時に、空気の抵抗により撓みの間前記重り付きの
振り子撓み手段及び重り付きの片持ち型の手段の運動を
ダンピングすることを特徴とする、前記装置。
【請求項１３】請求項９の装置において、前記ハウジン
グの中に設けられる磁気的なダンピング手段を更に備
え、該磁気的なダンピング手段は、前記工具のハウジン
グの位置が変えられた時に、磁場により撓みの間前記重
り付きの振り子撓み手段及び重り付きの片持ち型の撓み
手段の運動をダンピングすることを特徴とする、前記装
置。
【請求項１４】請求項９の装置において、前記重り付き
の片持ち型の撓み手段は、前記ハウジングの第１の側部
がほぼ水平である時に、その重量により撓みかつ懸架し
て前記レーザビームの経路から外れ、前記ハウジングの
第２の側部がほぼ水平であるところにハウジングの位置
が移動した時には、その重量により発生する撓みによ
り、前記レーザビームの経路に移動して前記レーザ源手
段と前記第１のミラーとの間に介挿されることを特徴と
する、前記装置。
【請求項１５】請求項９の装置において、前記重り付き
の片持ち型の撓み手段は、その長さに亙って変化する断
面積を有する片持ち梁を備え、該断面積は、該片持ち梁
の自己水平化範囲を増大するように変化し、これによ
り、前記重り付きの片持ち型の撓み手段がビームをほぼ
水平に維持するように補償する工具の傾斜範囲を増大さ
せることを特徴とする、前記装置。
【請求項１６】請求項15の装置において、前記片持ち梁
は二股状であると共に一対の隔置された脚部を有してお
り、各々の脚部は、変化する断面積を有すると共に、前
記第２のミラーを有する端部に向かって狭い寸法になる
ように均一なテーパ形状を有しており、また該装置は、
前記ハウジングに対して固定されると共に前記片持ち梁
の２つのテーパ形状の脚部の間に接近して設けられる片
持ち型のブレーキ手段を備えており、これにより、前記
重り付きの振り子撓み手段あるいは重り付きの片持ち型
の撓み手段のいずれもが作動しない状態に該装置が反転
された時に、前記片持ち梁が重力により若干曲がり、ま
た前記テーパ形状の脚部の一方が前記ブレーキ手段に接
して係合し、従って、前記レーザビームが補償されるこ
となく前記第２のミラーから反射するような位置に前記
重り付きの片持ち型の撓み手段を不動化させ、その結
果、該装置の第３の側部を着座させるか、あるいは前記
第３の側部を水平に保持して前記第２のミラーを不動化
して、前記ビームを前記出口窓を介してほぼ水平方向に
反射させることができ、これにより、該装置は、前記第
３の側部をほぼ水平にした状態で、指針及びアラインメ
ント工具として用いることができることを特徴とする、
前記装置。
【請求項１７】請求項８の装置において、前記傾斜補償
手段は、前記ハウジングの第１の表面がほぼ水平にある
時には、第１の傾斜補償ミラーを前記レーザビームの経
路に、あるいは、前記ハウジングの前記第２の側部がほ
ぼ水平である時には、第２の傾斜補償ミラーを前記レー
ザビームの経路に、選択的に位置決めするするための重
力に応答する手段を備えることを特徴とする、前記装
置。
【請求項１８】請求項17の装置において、前記ハウジン
グは、平坦な面上に安定的に着座することのできる第３
の側部を有し、前記ハウジングは更に、前記傾斜補償手
段に関連して設けられるビーム固定手段を備え、該ビー
ム固定手段は、前記ハウジングが前記第３の側部をほぼ
水平にした状態で定置された時に、前記傾斜補償手段を
不作動とし、かつ、レーザビームが前記出口窓を介して
前記ハウジングを出る際に、レーザビームの経路を前記
ハウジングに対して安定にかつ固定して保持し、これに
より、当該装置は、前記第３の側部をほぼ水平に示した
状態で、指針及びアラインメント工具として用いること
のできることを特徴とする、前記装置。
【請求項１９】請求項18の装置において、前記ビーム固
定手段は、前記工具のハウジングが前記第３の側部がほ
ぼ水平である状態に移動した時に、前記第２の傾斜補償
されたミラーの運動の自由を抑制するように重力で作動
される手段を備えることを特徴とする、前記装置。
【請求項２０】請求項８の装置において、前記ハウジン
グは、高さ及び長さが約95mm（約３−3/4インチ）より
も大きくなく、厚みが約32mm（約１−1/4インチ）より
も大きくない寸法を有することを特徴とする、前記装
置。
【請求項２１】鉛直線、水平線又はアラインメント線を
投射するレーザ作動型の工具において、相互に直角をなし、ほぼ水平な面上に安定的に定置する
ことのできる少なくとも２つの平坦な縁部の面手段を有
するハウジングと、前記ハウジングの中に設けられ、可視レーザビームを放
射するレーザダイオード手段と、前記ハウジングの中に収容され、前記レーザダイオード
手段を励起するバッテリ手段と、レーザビームが前記ハウジングの外方へ投射されること
を可能とするように、前記ハウジングの中で前記レーザ
ビームの経路に設けられる出口窓開口と、前記レーザダイオードからレーザビームを受け、前記ハ
ウジングが前記平坦な縁部の面手段の第１のもので着座
した時に、前記レーザビームを前記窓開口を介してハウ
ジングの外方へ垂直方向に再指向させる第１の反射板手
段であって、前記第１の平坦な縁部の面手段が真に水平
ではないように位置付けられた時に、前記ハウジングの
小さな傾斜角度を補正し、前記小さな傾斜角度に拘わら
ず、前記レーザビームがほぼ真に垂直に向くことを確実
にする第１の傾斜補償手段を有する、前記第１の反射板
手段と、前記ハウジングの中に設けられて、前記ハウジングが前
記平坦な縁部の面手段の第２のもので着座した時に、前
記レーザからビームを受けるように位置決めされ、前記
レーザビームを前記窓開口を介してハウジングの外方へ
水平方向に再指向させる第２の反射板手段であって、前
記第２の平坦な縁部面手段が真に水平ではない時に、前
記ハウジングの小さな傾斜角度を補正し、前記小さな傾
斜角度に拘わらず、前記レーザビームがほぼ真に水平に
向くことを確実にする第２の傾斜補償手段を有する、前
記第２の反射板手段と、前記ハウジングが前記第１の平坦な縁部面手段で着座し
た時に、前記第２の反射板手段からの干渉を受けること
なく、前記レーザビームを前記第１の反射板手段から反
射させるように、また、前記ハウジングが前記第２の平
坦な縁部面手段で着座した時に、前記第１の反射板手段
からの干渉を受けることなく、前記レーザビームを前記
第２の反射板手段から反射させるように、前記第１及び
第２の反射板手段に関連して設けられる手段とを備え
る、前記工具。
【請求項２２】請求項21の工具において、前記第１の反
射板手段は、振り子重りに取り付けられた第１のミラー
を備え、前記第１の傾斜補償手段は、その上方端を前記
ハウジングの中に固定して取り付けられ、またその下方
端を前記振り子重りに接続されたほぼ垂直な可撓性を有
する振り子軸を備え、該振り子軸は、当該工具の前記ハ
ウジングの前記第１の平坦な縁部面手段が水平ではない
状態にある時に、重力により該振り子軸が撓むことによ
り前記第１のミラーの角度的な向きを調節するように位
置決めされていることを特徴とする、前記工具。
【請求項２３】請求項22の工具において、前記第２の反
射板手段は、前記レーザビームに関して斜交する片持ち
型の重りに取り付けられた第２のミラーを備え、前記第
２の傾斜補償手段は、前記ハウジングの中で固定して取
り付けられた一端部と前記片持ち型の重りに固定された
反対側の端部とを有し、前記ハウジングが前記第２の平
坦な縁部の面手段をほぼ水平にした状態で位置した時
に、重力により撓み、斜交した状態で取り付けられた第
２のミラーの角度的な向きを調節し、これにより、前記
第２の平坦な縁部の面手段の水平面からの傾斜を補正す
るように撓むようになされた片持ち梁手段を備えること
を特徴とする、前記工具。
【請求項２４】請求項23の工具において、前記片持ち梁
手段は、その長さ全体に亙って変化する断面積を有する
片持ち梁を備え、該断面積は、前記片持ち梁の自己水平
化範囲を増大させるように変化し、これにより、前記第
２の傾斜補償手段が前記ビームをほぼ水平に維持するよ
うに補償する傾斜範囲を増大させることを特徴とする、
前記工具。
【請求項２５】請求項23の工具において、前記ハウジン
グの姿勢が変化した時に、前記第１及び第２の傾斜補償
手段が撓む間に、これら第１及び第２の傾斜補償手段の
運動をダンピングするダンピング手段を更に備えること
を特徴とする、前記工具。
【請求項２６】請求項25の工具において、前記ダンピン
グ手段はほぼ透明なダンピング液体槽を備え、該液体槽
の中に前記第１及び第２のミラー並びに前記第１及び第
２の傾斜補償手段が浸漬されており、該液体槽は、前記
ダンピング液体を保有するために前記ハウジングの中に
設けられるシールされた保持手段を有し、該保持手段
は、前記保持手段に設けられ、反射されたレーザビーム
を前記ハウジングの前記窓開口を介して外方に通過させ
る透明な窓を有することを特徴とする、前記工具。
【請求項２７】請求項23の工具において、前記ダンピン
グ手段はほぼ透明なダンピング液体槽を備え、該液体槽
の中に前記第１及び第２のミラー並びに前記第１及び第
２の傾斜補償手段が浸漬されており、該液体槽は、前記
ダンピング液体を保有するために前記ハウジングの中に
設けられるシールされた保持手段を有し、該保持手段
は、前記保持手段に設けられ、反射されたレーザビーム
を前記ハウジングの前記窓開口を介して外方に通過させ
る透明な窓を有することを特徴とする、前記工具。
【請求項２８】請求項23の工具において、前記第１及び
第２の反射板手段の干渉を受けることなく前記レーザビ
ームを反射させる前記手段は、前記ハウジングの中で斜
交して配向される前記片持ち梁を備え、従って、前記ハ
ウジングが前記第１の平坦な縁部の面がほぼ水平である
第１の位置にある時には、片持ち梁を下方に撓ませる片
持ち型の重りによって、前記第２のミラーは前記レーザ
ダイオード手段から投射されたレーザビームの経路から
外れて下方に位置し、前記ハウジングが前記第２の平坦
な縁部の面がほぼ水平であり前記第１の平坦な縁部の面
がほぼ垂直である位置にある時には、前記片持ち梁が前
記片持ち型の重りの重さにより反対方向において下方に
撓み、これにより、前記第２のミラーを前記レーザダイ
オード手段から投射されるレーザビームの経路の中に移
動させることを特徴とする、前記工具。
【請求項２９】請求項21の工具において、前記第１及び
第２の反射板手段の干渉を受けずにレーザビームを反射
させる前記手段は、前記傾斜補償手段の一部を形成する
重力に応答する手段を備え、該重力に応答する手段は、
前記ハウジングが前記第１の平坦な縁部の面手段で着座
している時に、前記第１の反射板手段をレーザビームの
経路に位置決めし、一方前記第２の反射板手段をレーザ
ビームの経路の外側に移動させ、また前記重力に応答す
る手段は、前記ハウジングが前記第２の平坦な縁部面手
段で着座している時に、前記第２の反射板手段をレーザ
ビームの経路に移動させる手段を備えることを特徴とす
る、前記工具。
【請求項３０】請求項21の工具において、前記ハウジン
グは、前記第１及び第２の平坦な縁部面手段にほぼ直角
をなす第３の平坦な縁部の面手段を備え、また、前記傾
斜補償手段に関連して設けられる指針ビーム手段を備
え、該指針ビーム手段は、当該工具が前記第３の平坦な
縁部の面手段をほぼ水平にした状態にある時に、前記傾
斜補償手段を不作動化させ、また前記ビームを、前記ハ
ウジングに対して固定した向きで、前記出口窓を介して
前記ハウジングの外方へ投射し、これにより、当該工具
を水平な面上に置き、安定した状態に維持される目標又
は指針ビームを投射することができることを特徴とす
る、前記工具。
【請求項３１】請求項30の工具において、前記指針ビー
ム手段は、前記第１及び第２の反射板手段の一方に接続
される手段を備え、該手段は、当該工具が前記第３の側
部をほぼ水平にした状態で保持されている時に、前記一
方の反射板手段を前記ハウジングに関してある位置に固
定し、また、前記第１及び第２の反射板手段の他方をレ
ーザビームの前記経路の外側に保持することを特徴とす
る、前記工具。
【請求項３２】請求項21の工具において、前記ハウジン
グの姿勢が変化した時に、前記ハウジングの中の空気の
抵抗を用いて、前記第１及び第２の傾斜補償手段が撓む
際のこれら第１及び第２の傾斜補償手段の運動をダンピ
ングする空気ダンピング手段を更に備えることを特徴と
する、前記工具。
【請求項３３】請求項21の工具において、前記ハウジン
グの姿勢が変化した時に、磁場を用いて、前記第１及び
第２の傾斜補償手段が撓む際のこれら第１及び第２の傾
斜補償手段の運動をダンピングする磁気的なダンピング
手段を更に備えることを特徴とする、前記工具。
【請求項３４】請求項22の工具において、前記ほぼ垂直
で可撓性を有する振り子軸は、重力応答手段を有する２
軸線型の振り子軸を備え、前記重力応答手段は、前記第
１のミラーに入射して該ミラーから反射するビームを含
む平面のほぼ中にある第１の度合いの補償を行い、ま
た、ほぼ直交する平面において異なった度合いの第２の
補償を行い、これにより、当該工具はいずれの平面に関
しても正確な補償を行うことを特徴とする、前記工具。
【請求項３５】請求項22の工具において、前記振り子重
りを包囲し、当該工具が前記第１の平坦な縁部の面手段
をほぼ水平にした状態で保持されていない時に、前記振
り子重りを不動化し、これにより、使用されていない時
の振り子重りの過剰な動きを阻止する手段を更に備える
ことを特徴とする、前記工具。
【請求項３６】鉛直線を表す携帯型のレーザビーム投射
装置において、２つの垂直な側部及び２つの水平な側部を有し、手で持
ち運び可能なハウジングと、前記ハウジングの中に設けられ、可視レーザ光線の平行
化された第１のレーザビームを発生する第１のレーザ源
手段と、前記２つの水平な側部の上方に設けられた第１のレーザ
ビーム出口窓と、前記第１のレーザ源手段から第１のレーザビームを受
け、該レーザビームを前記第１のレーザビーム出口窓を
介して前記ハウジングの外方へ垂直方向に再指向させる
第１の反射板手段であって、該第１の反射板手段に関連
して設けられ、前記ハウジングの前記垂直な側部が真に
は垂直ではない状態にある時には、前記ハウジングの小
さな傾斜角度を補正し、これにより、前記小さな傾斜角
度に拘わらず、前記レーザビームがほぼ真に垂直に配向
されることを確実にする第１の傾斜補償手段を有する、
前記第１の反射板手段と、前記ハウジングの中に設けられ、可視レーザ光線の平行
化された第２のレーザビームを発生する第２のレーザ源
手段と、前記２つの水平な側部の中の下方の側部において前記ハ
ウジングに設けられ、かつ前記第１のレーザビーム出口
窓のほぼ真下に位置決めされる第２のレーザビーム出口
窓と、前記第２のレーザ源手段から第２のレーザビームを受
け、該第２のレーザビームを前記第２のレーザビーム出
口窓を介して前記ハウジングの外方へ垂直方向下方へに
再指向させる第２の反射板手段であって、該第２の反射
板手段にに関連して設けられ、前記ハウジングの前記垂
直な側部が真には垂直ではない状態にある時には、前記
ハウジングの小さな傾斜角度を補正し、これにより、前
記小さな傾斜角度に拘わらず、前記第２のレーザビーム
がほぼ真に垂直に配向されることを確実にする第２の傾
斜補償手段を有する、前記第２の反射板手段とを備え、従って、当該レーザビーム投射装置は、ほぼ真に垂直で
かつ整合されたレーザビームを、前記ハウジングから上
方及び下方へ同時に投射することができることを特徴と
する、前記レーザビーム投射装置。
【請求項３７】請求項36のレーザビーム投射装置におい
て、前記第１及び第２の傾斜補償手段は、前記ハウジン
グの中に設けられる振り子重りと、該振り子重りに固定
され、その上端部を前記ハウジングの中において固定し
て取り付けられたほぼ垂直で可撓性を有する振り子軸
と、前記第１のレーザ源手段からのレーザビームの経路
の中にあり、また前記振り子重りの上側で斜交して取り
付けられた第１のビーム反射ミラーと、前記第２のレー
ザ源手段からの前記第２のレーザビームの経路の中にあ
り、また前記振り子重りの下側で斜交して取り付けられ
た第２のミラーとを備え、これにより、単一の重り付き
の振り子装置が、前記両方のレーザビームについての前
記ハウジングの傾斜補償を同時に補正する役割を果たす
ことを特徴とする、前記レーザビーム投射装置。