JPH08320230A - レーザ基準レベル設定用ターゲット及びレーザ基準レベル設定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザ基準レベル設定装置に於いて、簡単な構
成で確実にターゲット中心を検出可能とするものであ
る。 【構成】レーザ照準装置とターゲットから構成され、前
記レーザ照準装置が、レーザ光線の射出手段と反射レー
ザ光線の受光手段を有し回動自在に支持されたレーザ発
振装置と、該レーザ発振装置を回動させる駆動装置と、
前記ターゲットからの反射レーザ光線受光状態に応じて
前記駆動装置を駆動する制御部とを具備し、前記ターゲ
ットの反射面に複数の液晶シャッターを設け、レーザ光
線をターゲットを横切る様に走査し、反射面からの反射
光を受光手段で検出し、更に受光手段での受光状態によ
り、受光した反射光が前記ターゲットからのものである
と認識し、受光状態に基づき駆動装置を制御してレーザ
光線の射出方向を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土中にコンクリートパ
イプ等を埋設する場合に、コンクリートパイプの埋設位
置、姿勢等の基準となる基準レベルを設定するレーザ基
準レベル設定装置、特に該レーザ基準レベル設定装置に
用いられるターゲットの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】土中にコンクリートパイプ等を埋設する
場合の作業として代表的なものに、地面を掘下げ、掘下
げた溝に順次コンクリートパイプを設置埋設し、埋戻す
作業法がある。

【０００３】一定の直線区間毎に、コンクリートパイプ
を設置する深さ以上に地面を掘下げ、溝の底に設けた仮
台の上にコンクリートパイプを設置する。この時、方
向、傾斜、特に各コンクリートパイプの内面の最下位置
が互いに一致する様に調整し、その後埋め戻す。

【０００４】斯かるコンクリートパイプは上下水道等、
液状物を流す為の流路として供され、或る程度の傾斜を
もって、更に屈曲のない様に設置される。埋設されたコ
ンクリートパイプが、上下、左右に蛇行していると前記
液状物が滞留し、詰まったり或は地中に漏出する事態と
なり、流路としての機能を果たせなくなる。従って、前
記コンクリートパイプ埋設には、適性な基準線を必要と
する。

【０００５】斯かる基準線としてレーザ光線は都合がよ
く、遠距離であっても糸の様に弛むことなく、作業中の
障害になることもなく、更に作業者、コンクリートパイ
プ等と干渉して切断されることもない。

【０００６】コンクリートパイプを設置する場合の前記
レーザ光線による基準線を形成するものとして、レーザ
基準レベル設定装置がある。

【０００７】該レーザ基準レベル設定装置は、レーザ照
準装置、ターゲットを有し、掘下げた最初のマンホール
或は溝の起点にレーザ照準装置を設置し、溝の他端にタ
ーゲットを設置し、該ターゲットには中心位置が分る様
に中心位置を示す印が設けられており、前記ターゲット
の中心位置が設置すべきコンクリートパイプの中心位置
と合致する様ターゲットを設置する。尚、ターゲットの
中心位置はセオドライト等の測量装置で決定する。

【０００８】次に、前記レーザ照準装置よりレーザ光線
を発し、前記ターゲットの中心にレーザ光線が照射され
る様前記レーザ照準装置を調整する。調整が完了すると
レーザ照準装置が発しているレーザ光線が、コンクリー
トパイプ設置の基準線となる。

【０００９】ところが、工事途中には作業中の振動、車
両通過時の振動等があり、振動による位置ずれが多々あ
り、又工事を中断した場合の再調整等、かなりの頻度で
レーザ照準装置とターゲットの位置調整を行わなければ
ならない。

【００１０】そこで、ターゲットの中心を検出すること
ができるレーザ基準レベル設定装置、及びターゲットが
提案されている。

【００１１】該レーザ基準レベル設定装置はレーザ照準
装置、ターゲットから構成され、更に前記レーザ照準装
置は、偏光レーザ光線の射出手段とターゲットからの反
射レーザ光線の受光手段とを有し回転自在に支持された
レーザ発振装置と、該レーザ発振手段を上下左右に回動
させる駆動装置と、前記ターゲットからの反射レーザ光
線の受光状態に応じて前記駆動装置を駆動する制御部と
から構成されている。又、前記ターゲットの反射面は小
球又は小プリズムの反射層を有する再帰反射面であり、
左右のいずれか半分には更に１／４波長複屈折板が貼設
されている。

【００１２】レーザ照射装置からの偏光されたレーザ光
線を前記ターゲットを水平方向に横切る様走査し、前記
レーザ光線がターゲットに照射されると、１／４波長複
屈折板が貼設された反射面からは照射された偏光とは異
なる偏光が反射される。他方の反射面では偏光が保存さ
れた状態で反射される。前記レーザ発振装置はターゲッ
トからの反射光の状態を検出し、即ち偏光状態が変化す
る点即ちターゲット中心を検出し、前記制御部が駆動装
置を制御してレーザ光線をターゲットの中心に向ける。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のレーザ
基準レベル設定装置、及びそのターゲットではターゲッ
トの反射面の半分に１／４波長複屈折板を貼設し、ター
ゲットからの反射レーザ光線の受光状態でターゲットの
中心を検出し、レーザ光線を中心に照射する様にし位置
調整の自動を図っている。従って、１／４波長複屈折板
が貼設されている反射面では照射レーザ光線の偏光と異
なる偏光レーザ光線が反射されるが、もう一方の反射面
は照射レーザ光線の偏光を保存した状態で反射する通常
の反射面であるので、前記ターゲット板の１／４波長複
屈折板が貼設されている反射面を挾んで前記もう一方の
反射面と反対側の位置に金属等の反射面があると、偏光
を保存された反射光が反射される為、ターゲット中心を
検出できないという問題がある。

【００１４】本発明は斯かる実情に鑑み、簡単な構成で
確実にターゲット中心を検出可能とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ターゲットの
反射面に複数の液晶シャッタを設けたレーザ基準レベル
設定用ターゲット、更に液晶シャッタの開閉周波数を異
ならせたレーザ基準レベル設定用ターゲット、更に反射
面に１／４波長複屈折板を設けたレーザ基準レベル設定
用ターゲット、更にターゲット中心に関して左右、上下
に対称に反射面を設けたレーザ基準レベル設定用ターゲ
ット、更に又レーザ照準装置とターゲットから構成さ
れ、前記レーザ照準装置が、レーザ光線の射出手段と反
射レーザ光線の受光手段を有し回動自在に支持されたレ
ーザ発振装置と、該レーザ発振装置を回動させる駆動装
置と、前記ターゲットからの反射レーザ光線受光状態に
応じて前記駆動装置を駆動する制御部とを具備し、前記
ターゲットの反射面に複数の液晶シャッタを設けたレー
ザ基準レベル設定装置、更に受光手段が反射光を分割す
る手段を有すると共に液晶シャッタの開閉周波数に同調
するフィルタを有し、分割され受光された反射光の受光
状態を該フィルタを介して検出し、光量を比較してター
ゲット中心を検出するレーザ基準レベル設定装置、更に
ターゲットの反射面に１／４波長複屈折板を設け、受光
手段が偏光手段を具備するレーザ基準レベル設定装置に
係るものである。

【００１６】

【作用】反射面の液晶シャッタを駆動した状態でレーザ
光線をターゲットを横切る様に走査し、反射面からは液
晶シャッタの開閉周波数で変調した反射光が反射され、
反射された反射光を受光手段で検出し、更に電気的フィ
ルタで反射光のみを抽出して検出し、受光した反射光が
前記ターゲットからのものであると認識し、受光状態の
変化を基にターゲット中心を演算して、該演算結果に基
づき駆動装置を制御してレーザ光線の射出方向を決定す
る。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。

【００１８】図１〜図３はレーザ照準装置を示し、図５
はターゲット３５を示す。

【００１９】先ずレーザ照準装置について説明する。

【００２０】フレーム１の前端近傍に水平な俯仰軸２を
中心に回動自在に枠状の俯仰フレーム３を設け、該俯仰
フレーム３に鉛直方向に延びる揺動軸４を中心に揺動自
在にレーザ発振装置５を設ける。

【００２１】前記俯仰フレーム３の下辺には、後方に延
出する水平補助フレーム６が設けられ、該水平補助フレ
ーム６には水平なピン７が突設され、該ピン７と前記フ
レーム１間にスプリング８が掛渡され、前記俯仰フレー
ム３を図１中時計方向に付勢する。又、前記フレーム１
のベースには俯仰モータ９が設けられ、該俯仰モータ９
の出力軸には俯仰スクリュー１０が連結され、該俯仰ス
クリュー１０にナット１１が螺合され、該ナット１１に
突設されたピン１２が前記ピン７に係合している。

【００２２】前記俯仰フレーム３の側辺に鉛直補助フレ
ーム１３が設けられ、該鉛直補助フレーム１３にギアボ
ックス１４を介して揺動モータ１５が設けられ、前記ギ
アボックス１４より水平方向にガイドシャフト１６、揺
動スクリュー１７が延設され、該揺動スクリュー１７は
前記揺動モータ１５の出力軸に連結されている。前記揺
動スクリュー１７に螺合するナットブロック１８は、前
記ガイドシャフト１６に摺動自在に嵌合する。

【００２３】前記レーザ発振装置５の後端より水平に突
出するピン１９は、前記ナットブロック１８に突設する
係合ピン２０と係合し、前記ピン１９と前記鉛直補助フ
レーム１３間に設けたスプリング２１により前記レーザ
発振装置５は水平方向、図３中右方に付勢されている。

【００２４】而して、前記俯仰モータ９と前記揺動モー
タ１５の駆動によりレーザ発振装置５を直交する２方向
に回動する様になっている。

【００２５】次に、図４によりレーザ発振装置５につい
て略述する。

【００２６】図中、２２はレーザ光発光部であり、該レ
ーザ光発光部２２は発光ダイオード２３、コリメートレ
ンズ２４を有し、前記発光ダイオード２３からのレーザ
光線は前記コリメートレンズ２４で平行レーザ光線２５
とされ、第１ハーフミラー２６又は孔開きミラーを透過
してターゲット３５に照射される。

【００２７】前記ターゲット３５で反射された反射光２
５′は前記レーザ発振装置５に入光し、入光した反射光
２５′は前記第１ハーフミラー２６で反射され、更に反
射光２５′の一部は第２ハーフミラー３２を透過し、合
焦レンズ２７、第１検出器２８等から成る第１受光手段
で受光される。前記合焦レンズ２７を介して第１検出器
２８が反射光２５′を受光すると、該第１検出器２８は
検出信号を前記制御部２９へ入力する。又、前記反射光
２５′の残りの部分は前記第２ハーフミラー３２で反射
され、合焦レンズ３３、第２検出器３４等から成る第２
受光手段で受光される。前記合焦レンズ３３を介して第
２検出器３４が反射光２５′を受光すると、該第２検出
器３４は検出信号を前記制御部２９へ入力する。

【００２８】前記第１検出器２８、第２検出器３４には
それぞれ後述する液晶シャッタの周波数に同調する電気
的フィルタが設けられている。

【００２９】該制御部２９は前記第１検出器２８、第２
検出器３４の受光量を比較する等して受光状態を検出演
算し、求めた受光状態に応じて駆動装置を制御してレー
ザ発振装置５からのレーザ光線２５照射方向を決定す
る。前記駆動装置は俯仰モータ９、揺動モータ１５、俯
仰スクリュー１０、揺動スクリュー１７等の動力伝達手
段、及び俯仰モータ９、揺動モータ１５を駆動する俯仰
モータ制御部３０、揺動モータ制御部３１等から成る。

【００３０】次に、前記ターゲット３５を図５を参照し
て説明する。

【００３１】ターゲット板３６の表面は小球、又は小プ
リズム等から成る再帰反射面であり、該ターゲット板３
６の反射面上に左反射面３７、右反射面３８に２分割す
る様に２枚の液晶シャッタ３９、液晶シャッタ４０を設
ける。該液晶シャッタ３９、液晶シャッタ４０を異なっ
た周波数で開閉する制御手段（図示せず）がターゲット
３５の所要位置、例えば裏面に設けられている。又、前
記液晶シャッタ３９、液晶シャッタ４０の境界線はター
ゲット３５のターゲット中心となる様に設定してある。

【００３２】以下、作動を説明する。

【００３３】先ず、レーザ照準装置を起点となる場所に
水平に設置し、又前記ターゲット３５を目標位置に設置
する。前記レーザ照準装置を作動させ、レーザ光線２５
を照射し、照射の方向の左右、及び傾斜を手動により概
略設定する。設定後自動調整を作動させる。

【００３４】前記揺動モータ１５を回転させ、前記揺動
スクリュー１７を回転し、前記ナットブロック１８、係
合ピン２０、ピン１９を介してレーザ照準装置のレーザ
発振装置５を揺動軸４を中心に水平方向に往復回転し、
レーザ光線２５を水平に往復走査する。

【００３５】レーザ光線２５が前記ターゲット３５を横
切ると前記左反射面３７、右反射面３８で反射される。
前記液晶シャッタ３９、液晶シャッタ４０が駆動される
と、前記左反射面３７、右反射面３８での反射光２５′
が液晶シャッタ３９、液晶シャッタ４０の開閉に伴い遮
断され、液晶シャッタそれぞれの開閉周波数と同一の周
波数を持つ反射光に変調され、その反射光２５′は図６
（Ａ）に示す様なる。

【００３６】前記反射光２５′は前記レーザ発振装置５
に入光し、前記第２ハーフミラー３２により分割され、
前記第１検出器２８、第２検出器３４により反射光２
５′が検出される。第１検出器２８、第２検出器３４は
前記した様に液晶シャッタの開閉周波数に同調した周波
数を透過する電気フィルタを具備しており、前記第１検
出器２８は前記左反射面３７からの反射光２５′のみを
受光してその出力を前記制御部２９に入力し、前記第２
検出器３４は前記右反射面３８から反射光２５′のみを
受光してその出力を前記制御部２９に入力する。而し
て、前記制御部２９に於いて両検出器２８，２９の偏差
をとった場合の出力は図６（Ｂ）の様になり、出力の反
転する点でターゲット中心を検出することができる。前
記制御部２９は前記揺動モータ制御部３１を制御して前
記揺動モータ１５を駆動させ、レーザ光線２５の照射方
向を前記ターゲット３５のターゲット中心（前記左反射
面３７、右反射面３８の境界）に合致させる。

【００３７】更に、前記電気的フィルタを介することで
前記第１検出器２８、第２検出器３４はターゲット３５
からの反射光のみを受光することができ、他の不要な反
射体からのノイズを除去することができ検出精度が向上
する。

【００３８】図７に於いて本実施例に係る他のターゲッ
ト３５について説明する。

【００３９】矩形のターゲット板４１のターゲット中心
（本図の場合はターゲット中心と図形中心が一致した場
合を示している）に十字線４２を刻印し、該十字線の交
点を中心に左右、上下対称な位置にそれぞれ左反射面３
７、右反射面３８、上反射面４４、下反射面４５を設
け、左反射面３７、右反射面３８は少なくとも水平方向
の幅が同一であり、上反射面４４、下反射面４５は少な
くとも上下方向の幅が同一である。尚、前記した幅が同
一でない場合は、左反射面３７と右反射面３８、及び上
反射面４４と下反射面４５の形状が前記十字線の鉛直
線、水平線に対して対称な形状であってもよい。

【００４０】前記左反射面３７、右反射面３８、上反射
面４４、下反射面４５はターゲット板４１に小球、又は
小プリズムから成る再帰反射層が貼設されたものであ
り、前記ターゲット３５の左反射面３７、右反射面３
８、上反射面４４、下反射面４５の表面に更に液晶シャ
ッタを貼設し、ターゲット３５の所要位置、例えば背面
に前記液晶シャッタを所要の周波数で駆動するシャッタ
制御回路を設ける。

【００４１】レーザ照準装置を起点となる場所に水平に
設置し、又前記ターゲット３５を目標位置に設置する。
前記レーザ照準装置を作動させ、レーザ光線２５を照射
し、照射の方向の左右、及び傾斜を手動により概略設定
する。設定後自動調整を作動させる。

【００４２】前記揺動モータ１５を回転させ、前記揺動
スクリュー１７を回転し、前記ナットブロック１８、係
合ピン２０、ピン１９を介してレーザ照準装置のレーザ
発振装置５を揺動軸４を中心に水平方向に往復回転し、
レーザ光線２５を水平に往復走査する。レーザ光線２５
が前記ターゲット３５を横切ると前記左反射面３７、右
反射面３８からの反射光２５′がレーザ発振装置５に入
光し、前記第１検出器２８、第２検出器３４により反射
光２５′が検出される。両検出器２８、３４からの受光
信号は図８に示す様に、所定時間ずれた同幅、同形状の
パルス状となる。前記第１検出器２８、第２検出器３４
からの信号が所定の時間差で同幅のパルスであると、前
記制御部２９は受光した反射光が前記ターゲット３５か
らのものであると認識し、前記２つの受光信号の水平重
心位置、即ち水平方向の前記十字線４１の交点を演算す
る。前記制御部２９は前記揺動モータ制御部３１を制御
して前記揺動モータ１５を駆動させ、レーザ光線２５の
照射方向を前記水平重心位置に合致させる。

【００４３】次に、前記俯仰モータ９を駆動して前記俯
仰スクリュー１０を回転させ、ナット１１、ピン１２、
ピン７、水平補助フレーム６を介して前記俯仰軸２を中
心に前記レーザ発振装置５を上下方向に所要角度で傾動
させ、上下方向に走査を開始する。前記第１検出器２
８、第２検出器３４からの受光信号の状態で上記したと
同様に、前記制御部２９が鉛直重心位置、即ち鉛直方向
の前記十字線４１の交点を演算する。前記俯仰モータ制
御部３０を制御して前記俯仰モータ９を駆動させ、レー
ザ光線２５の照射方向を前記鉛直重心位置に更に合致さ
せる。而して、レーザ光線２５の照射点は前記十字線４
１の交点に合致する。

【００４４】前記液晶シャッタが駆動されると反射光が
液晶シャッタの開閉に合わせて遮断され、液晶シャッタ
の駆動周波数で変調される。更に、前記電気的フィルタ
を開することで前記第１検出器２８、第２検出器３４は
ターゲット３５からの反射光のみを受光することがで
き、他の不要な反射体からのノイズを除去することがで
き検出精度が向上する。

【００４５】尚、該実施例の場合は第２ハーフミラー３
２、合焦レンズ３３、第２検出器３４を省略して、前記
第１検出器２８からの受光信号から重心位置を求める様
にしてもよい。又、第２ハーフミラー３２に代えビーム
スプリッタ等の他の光分割手段を用いてもよい。又、前
記電気的フィルタは制御部２９に設けてもよい。

【００４６】又、前記左反射面３７、右反射面３８、上
反射面４４、下反射面４５に設けられる前記液晶シャッ
タは同一の周波数で開閉してもよく、或は異なる周波数
で開閉してもよい。異なる周波数で開閉した場合は、そ
れぞれの左反射面３７、右反射面３８、上反射面４４、
下反射面４５を個別認識することができる。

【００４７】尚、ターゲット３５の反射面は左反射面３
７、右反射面３８、上反射面４４、下反射面４５が連続
していてもよく、水平方向、鉛直方向で反射面の幅を変
えてもよい。又、液晶シャッタの表面に１／４波長複屈
折板を設け、第２ハーフミラーの代りに偏光ビームスプ
リッタを設ければ、照射レーザ光に対しターゲットの反
射面で反射された反射レーザ光の位相が９０°変換さ
れ、又偏光ビームスプリッタが９０°位相変換されたも
のだけ透過するので、不要な反射面で反射された光線は
カットされ、反射光をより分離し易くなる。更に１／４
波長複屈折板は液晶シャッタの裏面側に設けてもよい、
更に又、ビームスピリッタの代りに第２ハーフミラーよ
りターゲット側に別個偏光板を設けてもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、ターゲ
ットからの反射光を確実に認識し得、ターゲット中心を
正確に検出し得、誤作動なくレーザ光線の照射位置をタ
ーゲット中心に合致させることができ、更にターゲット
を回転することなく上下左右の照射位置をターゲット中
心に合致させることができ、補助作業者が不要となると
共にタイムロスがなくなり、作業効率が向上し、更にタ
ーゲット回転機構が必要ないので構造が簡単であり、又
中心を求める為の偏光を使用する必要がないので光学系
が簡素化され、更に又液晶シャッタを設けることでノイ
ズを除去し得、誤動作が防止できる等の優れた効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るレーザ照準装置の側断
面図である。

【図２】該レーザ照準装置の正面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図４】前記レーザ照準装置のレーザ発振装置の要部骨
子図である。

【図５】本発明の一実施例に係るターゲットの斜視図で
ある。

【図６】該ターゲットからの反射光の状態の一例を示す
説明図である。

【図７】本発明の一実施例に係る他のターゲットの正面
図である。

【図８】該検出器の受光状態の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

５ レーザ発振装置 ９ 俯仰モータ １５ 揺動モータ ２２ レーザ光発光部 ２５ レーザ光線 ２５′ 反射光 ２８ 第１検出器 ２９ 制御部 ３０ 俯仰モータ制御部 ３１ 揺動モータ制御部 ３４ 第２検出器 ３５ ターゲット ３７ 左反射面 ３８ 右反射面 ４４ 上反射面 ４５ 下反射面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲットの反射面に複数の液晶シャッ
   タを設けたことを特徴とするレーザ基準レベル設定用タ
   ーゲット。
2. 【請求項２】 液晶シャッタの開閉周波数を異ならせた
   請求項１のレーザ基準レベル設定用ターゲット。
3. 【請求項３】 反射面に１／４波長複屈折板を設けた請
   求項１、請求項２のレーザ基準レベル設定用ターゲッ
   ト。
4. 【請求項４】 ターゲット中心に関して左右、上下に対
   称に反射面を設けた請求項１、請求項２のレーザ基準レ
   ベル設定用ターゲット。
5. 【請求項５】 レーザ照準装置とターゲットから構成さ
   れ、前記レーザ照準装置が、レーザ光線の射出手段と反
   射レーザ光線の受光手段を有し回動自在に支持されたレ
   ーザ発振装置と、該レーザ発振装置を回動させる駆動装
   置と、前記ターゲットからの反射レーザ光線受光状態に
   応じて前記駆動装置を駆動する制御部とを具備し、前記
   ターゲットの反射面に複数の液晶シャッターを設けたこ
   とを特徴とするレーザ基準レベル設定装置。
6. 【請求項６】 受光手段が反射光を分割する手段を有す
   ると共に液晶シャッタの開閉周波数に同調するフィルタ
   を有し、分割され受光された反射光の受光状態を該フィ
   ルタを介して検出し、光量を比較してターゲット中心を
   検出する請求項４のレーザ基準レベル設定装置。
7. 【請求項７】 ターゲットの反射面に１／４波長複屈折
   板を設け、受光手段が偏光手段を具備する請求項６のレ
   ーザ基準レベル設定装置。