JPH09196676A - レーザ測量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 壁面までの距離を入力するだけで投光部の回
転速度調整及びビームウェスト位置調整を行うことがで
き、それ故に調整時間を短縮することができるレーザ測
量装置を提供する。 【解決手段】操作信号発生回路８０は、スイッチＳＷ１
及びＳＷ２からの操作によって、距離値信号を発生す
る。合焦レンズ位置制御部１は、この距離値の位置にビ
ームウェストを形成するように、レーザ光のビームエキ
スパンダとして機能する合焦レンズを所定の位置に進退
する。リミッタ回路８３は、ビームウェストが形成され
る位置を示す距離値を、一定範囲内に制限する。回転走
査速度制御部２は、このリミッタ回路８３から出力され
た距離値に応じ、この距離に適応した速度でレーザビー
ム走査がなされるように、回転投光部を回転駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームを所
定面内で走査することによって基準線を壁面等の被投射
面に投射するレーザ測量装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、土木，建築等の分野では、水
平線や垂直線の墨出しを行うためのレーザ測量装置（い
わゆるレーザプレーナ）が使用されている。このレーザ
測量装置は、レーザ光を射出する投光部を回転させてこ
のレーザ光を周方向に走査し、このレーザー光の軌跡に
よって壁面等の被投射面に垂直方向又は水平方向の基準
線を投射するものである。

【０００３】このようなレーザ測量装置は、基準線が投
射される壁面に対して様々な距離の位置に設置される。
この場合、投光部の回転速度が一定であれば、近距離の
壁面上ではレーザ光の走査速度が遅くなり、遠距離の壁
面上ではレーザ光の走査速度が早くなってしまう。但
し、走査速度が遅すぎると、投射されたレーザ光の軌跡
が線として視認できない。また、走査速度が早すぎる
と、壁面上の一点におけるレーザ光照射時間が短くなる
ので、見かけ上の照射輝度が低くなる。そのため、壁面
までの距離に応じて投光部の回転速度を調整して、壁面
上でのレーザ光の走査速度を一定範囲に制限する必要が
生じる。

【０００４】また、レーザ光にはビームウェストが存在
し、ビームウェスト位置においてレーザ光のビーム径が
最小となり、その前後においてはレーザ光のビーム径が
徐々に拡大していく。従って、ビームウェストから外れ
た位置に壁面が配置されている場合には、投射される基
準線が太くなってしまい、基準線に沿ってマーキングを
行う墨出し作業が困難になる。そのため、壁面までの距
離に応じて、レーザ光投射光学系のレンズ位置を調整し
て、壁面上にビームウェストが位置するようにする必要
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レーザ測量装置は、これら投光部の回転速度調整，及び
ビームウェスト位置調整が各々別個独立になされるよう
に構成されていた。従って、壁面等の被投射面までの距
離が変わる都度、これら回転速度調整及びビームウェス
ト位置調整を、夫々行わなければならないので、調整作
業が煩雑で時間が掛かっていた。

【０００６】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、壁面までの距離を入力するだけで、レーザ
光の回転速度調整及びビームウェスト位置調整を行うこ
とができ、調整時間を短縮することができるレーザ測量
装置を提供することを、課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるレーザ測量
装置は、レーザ光源と、このレーザ光源から発振された
レーザ光を外部に出射する出射部と、前記レーザ光源か
ら前記出射部までの前記レーザ光の光路内にその光軸方
向に進退自在に配置され、その配置位置に従って前記レ
ーザ光のビームウェスト形成位置を変化させる合焦レン
ズと、前記出射部によるレーザ光の出射方向を一定平面
内で回転させる回転手段と、前記合焦レンズの配置位置
と前記回転手段による前記レーザ光の回転速度とを連動
して変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする
（請求項１に対応）。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。各実施例の詳細な説明を行う前
に、本発明の各構成要件の概念を説明する。 （合焦レンズ）合焦レンズは、その光軸方向に進退する
ことによりレーザ光の波面の曲率半径を変化させるレン
ズである。従って、半導体レーザから発散するレーザ光
に対するコリメータレンズを兼ねていても良いし、平行
光であるレーザビームのビーム径を拡大するビームエキ
スパンダを構成するレンズを兼ねていても良い。 （回転手段）回転手段は、出射部自体を回転させるもの
であっても良いし、出射部の内部において光路を回転さ
せるものであっても良い。また、レーザ光源を含めてレ
ーザ測量装置全体を回転させるものであっても良い。 （制御手段）制御手段は、レーザ光のビームウェストの
位置に適した回転速度で、レーザ光の出射方向を回転さ
せるように構成することができる（請求項２に対応）。
また、制御手段は、合焦レンズを駆動する合焦レンズ駆
動手段を備えていても良い。この場合には、回転手段に
よってその出射方向が回転されているレーザ光の走査速
度が最適になる位置にレーザ光のビームウェストを形成
するように、合焦レンズを駆動する（請求項３に対
応）。さらに、制御手段は、ビームウェストの位置が比
較的近距離の時にはレーザ光の出射方向が比較的高速度
で回転するように制御し、ビームウェストの位置が比較
的遠距離の時にはレーザ光の出射方向が比較的低速度で
回転するように制御するようにしても良い（請求項４に
対応）。このようにすれば、ビームウェスト位置に配置
された壁面上でのレーザ光の走査速度が或る程度一定に
なるので、レーザ光の軌跡が残像現象により線として見
え、且つその照射輝度が明るくなる。 制御手段の構成
は、具体的には、外部操作によりその値が増減する操作
信号を発生する操作信号発生手段と、この操作信号発生
手段によって発生された操作信号の値の増減に従って合
焦レンズの配置位置を制御する合焦レンズ位置制御部
と、この合焦レンズ位置制御部によって制御された合焦
レンズの配置位置に従ってレーザ光の出射方向の回転速
度を制御する回転速度制御部とすることができる（請求
項５に対応）。また、外部操作によりその値が増減する
操作信号を発生する操作信号発生手段と、この操作信号
発生手段によって発生された操作信号の値の増減に従っ
て合焦レンズの配置位置を制御する合焦レンズ位置制御
部と、この操作信号発生手段によって発生された操作信
号の値の増減に従ってレーザ光の出射方向の回転速度を
制御する回転速度制御部としても良い（請求項６に対
応）。また、外部操作によりその値が増減する操作信号
を発生する操作信号発生手段と、この操作信号発生手段
によって発生された操作信号の値の増減に従ってレーザ
光の出射方向の回転速度を制御する回転速度制御部と、
この回転速度制御部によって制御されたレーザ光の出射
方向の回転速度に従って合焦レンズの配置位置を制御す
る合焦レンズ位置制御部としても良い（請求項７に対
応）。

【０００９】また、回転速度制御部によるレーザ光の出
射方向の回転速度の変化範囲を一定範囲に制限し、その
範囲外においては合焦レンズ位置制御部による合焦レン
ズの配置位置制御が行われていても回転速度を一定に保
つようにしても良い（請求項８に対応）。このようにす
れば、回転速度が遅くなりすぎてレーザビームが壁面上
から消失する時間が長くなる問題や、回転速度が速くな
りすぎる問題が解決される。

【００１０】

【実施例１】以下、本発明の第１実施例を説明する。 ＜実施例の構成＞図１は、本実施例によるレーザ測量装
置の構成を示す断面図である。この図１は、水平方向へ
のレーザ光走査を行うためにレーザ測量装置を鉛直方向
に立てた状態を示している。

【００１１】図１に示すように、レーザ測量装置１１
は、略円筒状の本体ハウジング１２と、この本体ハウジ
ング１２の上端面１２ｂからその回転投光部１５を突出
させた状態でこの本体ハウジング１２内に格納された投
光装置１３と、この投光装置１３の回転投光部１５を囲
繞する上部ハウジング１６と、投光装置１３の駆動用バ
ッテリを収容するために本体ハウジング２の底部に設け
られたバッテリーケース１７とから構成されている。 〔本体ハウジング〕本体ハウジング１２の上端面１２ｂ
には、その中心軸と同軸に、すり鉢状の摺動案内部１９
が形成されている。この摺動案内部１９の底面には、円
形の摺動穴１９ａが、その中心軸と同軸に形成されてい
る。

【００１２】この摺動案内部１９の側方にあたる本体ハ
ウジング１２の内面には、その中心軸に向けて突出形成
されたブラケット４２が形成されている。このブラケッ
ト４２は、本体ハウジング１２の中心軸を中心として相
互に９０度ずれた位置に、２個形成されている。また、
これら２個のブラケット４２と中心軸とでなす角を二等
分する方向における摺動案内部１９外面（本体ハウジン
グ１２内部の面）には、支持突起５１が形成されてい
る。

【００１３】また、本体ハウジング１２の下端面には、
その中心軸と同軸に、円孔１２ａが形成されている。 〔バッテリーケース〕バッテリーケース１７は、本体ハ
ウジング１２の外径と同径の円筒形状を有している。こ
のバッテリーケース１７の上端面及び下端面の中心に
は、本体ハウジング１２の下端面に形成された円孔１２
ａと重なる円孔１７ａ，１７ａが形成されている。 〔上部ハウジング〕上部ハウジング１６は、本体ハウジ
ング１２の中心軸と同軸の円筒状の透明部材からなる出
射部としての窓１６ｂと、この窓１６ｂの端面を閉じる
不透明部材からなる蓋１６ｃとから構成されている。こ
の蓋１６ｃの中心には、透明部材３６が填め込まれてい
る円孔１６ａが形成されている。 〔投光装置〕投光装置１３は、回転投光部１５と、ベア
リング１０を介してこの回転投光部１５を回転自在且つ
同軸に保持する本体部２０とから、構成されている。こ
の本体部２０には、その中心軸に沿ってその全体を貫通
する中空のレーザ光光路２０ｂと、このレーザ光光路か
ら直角に分岐したレーザ光光路２０ａとが、形成されて
いる。また、回転投光部１５には、このレーザ光光路２
０ｂと同軸に連通するとともにその回転軸と同軸に形成
された中空のレーザ光光路１５ａ，及びこのレーザ光光
路１５ａに連通するとともに端面方向及び側方に開口を
有するペンタプリズム収納部１５ｂが、形成されてい
る。 （レーザ出射光学系）これら各レーザ光光路２０ａ，２
０ｂ，１５ａ内に内蔵されているレーザ出射光学系の光
学構成を、図１及び図２を参照して説明する。

【００１４】本体部２０内のレーザ光光路２０ａ及び２
０ｂの交点には、偏光ビームスプリッタ２７が固定され
ている。また、このレーザ光光路２０ａの端面には、レ
ーザダイオード２３が固定されており、その中間部に
は、コリメータレンズ２４及びアナモフィックレンズ１
８が固定されている。また、レーザ光光路２０ｂ内のバ
ッテリケース側には、ウェッジプリズム２９ａ，２９ｂ
が固定されている。また、レーザ光光路２０ｂ内の回転
投光部側には、λ／４板２８，半透膜２８ａ，ビームエ
キスパンダを構成する前群レンズ３１及び後群レンズ３
２が配置されている。また、回転投光部１５のペンタプ
リズム収容部１５ｂ内には、ペンタプリズム３５及び楔
型プリズム３４が固定されている。

【００１５】レーザ光源としてのレーザダイオード２３
は、偏光ビームスプリッタ２７の偏光分離面２７ａに対
するＳ偏光面（紙面に垂直な面）内で直線偏光するレー
ザ光Ｌ₀を発振する。コリメータレンズ２４は、レーザ
ダイオード２３から出射されたレーザ光Ｌ₀を平行光に
するレンズである。また、アナモフィックレンズ１８
は、コリメータレンズ２４を透過したレーザ光Ｌ₀の断
面形状を真円形に修正するためのレンズである。

【００１６】偏光ビームスプリッタ２７内には、レーザ
ダイオード２３からのレーザ光Ｌ₀の光軸に対してλ／
４板２８側に４５度傾いた偏光分離面２７ａが形成され
ている。この偏光分離面２７ａは、Ｓ偏光を１００パー
セント反射するとともにＰ偏光を１００パーセント透過
する特性を有している。従って、アナモフィックレンズ
１８を透過したレーザ光Ｌ₀は、１００パーセントλ／
４板２８側へ反射される。

【００１７】λ／４板２８は、光軸を中心にその光学軸
の方向を偏光分離面２７ａに対するＰ偏光面（紙面と平
行な面）に対して４５度傾けた状態で、偏光ビームスプ
リッタ２７に貼付けられている。従って、λ／４板２８
は、入射した直線偏光を円偏光に変換する。このλ／４
板２８のペンタプリズム側面には、レーザ光Ｌ₁の一部
を偏光ビームスプリッタ２７に向けて反射する半透膜２
８ａが貼り付けられている。この半透膜２８ａにおいて
反射された円偏光のレーザ光Ｌ₂は、λ／４板２８に再
入射し、Ｐ偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ２
７を透過する。

【００１８】この偏光ビームスプリッタ２７を透過した
レーザ光Ｌ₂は、ウェッジプリズム２９ａ，２９ｂを透
過し、透光装置３の下端からその軸の延長線方向に出射
される。

【００１９】一方、半透膜２８ａを透過したレーザ光Ｌ
₁が入射する前群レンズ３１は負レンズであり、レーザ
光光路２０ｂ内に挿入された摺動円筒部材３０内に保持
され、光軸ａ方向に進退自在となっている。また、この
前群レンズ３１によって発散されたレーザ光が入射する
後群レンズ３２は正レンズであり、レーザ光光路２０ｂ
内に固定されている。これら前群レンズ３１及び後群レ
ンズ３２はビームエキスパンダを構成している。前群レ
ンズ３１を進退させると、後群レンズ３２との間の間隔
が変化するので、プリズム３５から出射されるレーザ光
Ｌ₃の波面の曲率半径Ｒが変化する。

【００２０】一般に、レーザ光においては、そのビーム
ウェスト位置ＢＷでのビーム径をＷ ₀，ビームウェスト
位置ＢＷから距離ｘだけ離れた位置（図２に示すペンタ
プリズム３５の光出射面３５ｄの位置）でのビーム径を
Ｗ，その位置での波面の曲率半径をＲ，レーザビームの
波長をλとすると、ビームウェスト位置ＢＷから距離ｘ
だけ離れた位置のビーム径Ｗは下記式（１）となり、そ
の波面の曲率半径Ｒは下記式（２）となる（「結像光学
入門」 松井吉哉著 啓学出版 第112〜115頁参照）。

【００２１】 Ｗ＝Ｗ₀｛１＋（４λｘ／πＷ₀ ²）²｝^1/2 ……（１） Ｒ＝ｘ ｛１＋（πＷ₀ ²／４λｘ）²｝ ……（２） これら式（１）及び（２）は、下記式（３）及び（４）
のように書き換えることができる。

【００２２】 Ｗ₀＝Ｗ｛１＋（πＷ²／４λＲ）²｝^-1/2 ……（３） ｘ ＝Ｒ｛１＋（４λＲ／πＷ²）²｝^-1 ……（４） 従って、前群レンズ３１を光軸方向に適宜進退させ、図
２に示すペンタプリズム３５の光出射面３５ｄの位置に
おけるレーザ光のビーム径Ｗ及び波面の曲率半径を変化
させることにより、所定の距離ｘに位置する壁面上にビ
ームウェストＢＷを形成することができる。

【００２３】後群レンズ３２を透過したレーザ光Ｌ₁が
入射するペンタプリズム３５は、回転投光部１５のペン
タプリズム収納部１５ｂ内に、この回転投光部１５と一
体に回転するように固定されている。このペンタプリズ
ム３５は、レーザ光が入射する光入射面３５ｃと、この
光入射面３５ｃに対して２２．５度傾いているとともに
この光入射面３５ｃから入射したレーザ光が入射する第
１の反射面３５ａと、この第１の反射面３５ａに対して
４５度傾いているとともにこの第１の反射面３５ａで反
射されたレーザ光を再度反射する第２の反射面３５ｂ
と、光入射面３５ｃに対して直角をなしているとともに
第２の反射面３５ｂで反射されたレーザ光Ｌ₃を出射す
る光出射面３５ｄとを有している。従って、ペンタプリ
ズム３５の図１及び図２の面内における傾き如何に拘ら
ず、レーザ光Ｌ₁の光軸との間の角度が常に９０度に保
持されて、出射レーザ光Ｌ₃が回転投光部１５の側面に
形成された投光用窓３３から出射される。

【００２４】なお、第２の反射面３５ｂには増反射膜が
アルミニューム蒸着によって形成されているので、この
第２の反射面３５ｂにおいてレーザ光は１００パーセン
ト内面反射する。一方、第１の反射面３５ａには反射率
７０〜８０パーセントの半透膜１４が形成されている。
従って、２０〜３０パーセントのレーザ光Ｌ₄が、この
第１の反射面３５ａを透過し、楔型プリズム３４を通っ
て、回転投光部１５の上端に形成された開口からその軸
の延長方向に出射される。

【００２５】ペンタプリズム３５の光出射面３５ｄから
出射されたレーザ光Ｌ₃は、上部ハウジング１６の窓１
６ｂを透過して、この光出射面３５ｄから距離ｘだけ離
れた位置にビームウェストＢＷを形成する。 （傾動機構）次に、図１に戻り、投光装置１３を本体ハ
ウジング１２内においてあらゆる方向に傾動可能とする
ための構成を説明する。

【００２６】この本体部２０の上部には、摺動案内部１
９内に保持される膨出部２１が形成されている。この膨
出部２１は、摺動孔１９ａの内径よりも大径の外径を有
する円筒状部分とこの大径の円筒状部分と他の部分とを
繋ぐ半球面部分とから構成されている。従って、この膨
出部２１は、その半球面部分が摺動孔１９ａ内に当接し
た状態で、摺動孔１９ａから脱落することなく保持され
ている。投光装置１３の本体ハウジング１２への保持
は、この部分の接触によってのみなされているので、摺
動孔１９ａ内で膨出部２１の半球面部分を回転させるこ
とにより、投光装置１３全体をその半球部分の球心を中
心にあらゆる方向に傾動させることができる。

【００２７】この傾動を行うための機械構成を説明す
る。先ず、本体部２０の突出部２１よりも下方の部分と
支持突起５１との間には、引張りバネ５２が張られてい
る。そのため、膨出部２１には、引張りバネ５２による
回転トルクが加えられている。

【００２８】また、摺動案内部１９には、その中心軸か
ら見て各ブラケット４２と同じ方向に、２本のスリット
１９ｂが形成されている。また、膨出部２１の最上部に
は、その中心軸から見て各スリット１９ｂと同じ方向に
駆動アーム３７が突出形成されている。各駆動アーム３
７は、下部方向に向かって傾斜しており、夫々対応する
スリット１９ｂを通って本体ハウジング１２内に入り込
んでいる。これら各駆動アーム３７の先端には、膨出部
２１の球心の方向を向いたピン４０が形成されている。

【００２９】一方、各ブラケット４２と本体ハウジング
１２の上端面１２ｂとの間には、調整用スクリュー４５
が本体ハウジング１２の中心軸と平行に回転自在に掛け
渡されている。各調整用スクリュー４５は、ピニオン４
９及び伝動ギヤ５０を介して、各ブラケット４２上に固
定された各レベル調整用モータ（Ｘ方向レベル調整用モ
ータ４４，Ｙ方向レベル調整用モータ７６）により回転
される。また、各調整用スクリュー４５には、調整用ナ
ット４６が螺合されている。調整用ナット４６の外面に
は、ピン４０と接触する作動ピン４７が突出形成されて
おり、膨出部２１の回転を規制している。

【００３０】各調整用ナット４６は、図示せぬ回転規制
手段によって本体ハウジング１２に対する回転が規制さ
れているので、各レベル調整用モータ４４，７６により
調整用スクリュー４６が回転駆動されると、上下に昇降
する。従って、各作動ピン４７に弾設しているピン４０
がこの昇降に追従して昇降するので、膨出部４１がこの
昇降の方向に従って何れかの方向に回転するのである。
即ち、図１に示されるＸ方向レベル調整用モータ４４を
回転駆動することにより、図１の面内（Ｘ方向）におけ
る投光装置１３の傾動量が調整される。また、図１にお
いて膨出部４１の影に隠れているＹ方向レベル調整用モ
ータ７６を回転駆動することにより、図１の上下方向に
沿って立てた面内（Ｙ方向）における投光装置１３の傾
動量が調整される。

【００３１】これら各レベル調整用モータ４４，７６を
制御するための回路構成を説明する。図１に示すよう
に、投光装置１３の下側端部には、投光装置１３の軸
（レーザ光線Ｌ1の光軸）の鉛直方向に対する傾きのＸ
方向成分を検出するＸ方向のレベル検知センサ７３が、
ステー７１を介して取り付けられている。同様に、投光
装置１３の下側端部には、投光装置１３の傾きのＹ方向
成分を検出するＹ方向のレベル検知センサ７２が、ステ
ー７０を介して取り付けられている。これらＸ方向のレ
ベル検知センサ７３及びＹ方向のレベル検知センサ７２
からの傾き検知データは、図３に示すように、夫々自動
レベル調整回路７４に入力される。この自動レベル調整
回路７４は、Ｙ方向のレベル検知センサ７２の傾き検知
データが“傾き量＝０”を示すようにＹ方向レベル調整
用モータ７６を回転制御し、Ｘ方向のレベル検知センサ
７３の傾き検知データが“傾き量＝０”を示すようにＸ
方向レベル調整用モータ４４を回転制御する。 （回転機構）次に、回転投光部１５を本体部２０に対し
て回転させるための回転手段としての機構につき説明す
る。

【００３２】ベアリング１０を介して本体部２０に対し
て回転自在に接続された回転投光部１５の外周面には、
ギア６９が固定されている。一方、本体部２０の膨出部
２１の上端面には、外方に向けて突出させたブラケット
６５が設けられている。このブラケット６５には、投光
部回転用モータ６６が固定されており、この投光部回転
用モータ６６の回転軸に取り付けられたピニオン６７が
回転投光部１５のギア６９に噛み合っている。従って、
投光部回転用モータ６６を回転制御することにより、回
転投光部１５がレーザ光Ｌ1の光軸を中心に回転する。
その結果、ペンタプリズム３５の光出射面３５ｄから出
射されるレーザ光Ｌ₃の出射方向が回転投光部１５の回
転軸を中心に回転するので、この回転軸に直交する基準
線が壁面に投射される。

【００３３】なお、このギア６９の周縁部近傍には、周
方向に沿って一定間隔でスリットが形成されている。一
方、本体部２０の膨出部２１の上端面には、このギヤ６
９のスリットの通過をフォトインタラプタで検出するこ
とによって回転投光部１５の回転量を検出する回転速度
検出器８５が固着されている。 （合焦機構）次に、合焦レンズとしての前群レンズ３１
を光軸方向に進退駆動して、上述したようにビームウェ
ストＢＷの形成位置を調整するための合焦レンズ駆動手
段としての構成について説明する。

【００３４】投光装置１３の本体部２０の壁面における
摺動円筒部材３０の移動範囲近傍の箇所には、その内外
面を貫通するスリット６３が形成されている。このスリ
ット６３を上下から挟むように、本体部２０の外面に
は、ブラケット５３及びブラケット５５が突出形成され
ている。これらブラケット５３，５５の間には合焦用ス
クリュー５６が本体部２０の中心軸と平行に回転自在に
掛け渡されている。この合焦用スクリュー５６には、合
焦用ナット５７が螺合している。この合焦用ナット５７
には、スリット６３を通り抜けてその一端が摺動円筒部
材３０に固定された伝達リンク６２の他端が固定されて
いる。

【００３５】合焦用スクリュー５６は、ピニオン６０及
び伝達ギヤ６１を介して、ブラケット５３上に固定され
た合焦用モータ５９によって回転駆動される。従って、
この合焦用モータ５９を回転制御することにより、前群
レンズ（合焦レンズ）３１を光軸方向に進退させて、ビ
ームウェストＢＷの形成位置を移動させることができ
る。

【００３６】なお、合焦用スクリュー５６のブラケット
５５側端部は、このブラケット５５を貫通して、このブ
ラケット５５の反対側面に固設された合焦レンズ位置検
出器８２に直結している。この合焦レンズ位置検出器８
２は、この合焦用スクリュー５６の回転量をボリューム
で検出することによって前群レンズ（合焦レンズ）３１
の位置を検出する。 〔距離調整回路〕次に、前群レンズ３１の位置調整を行
うための合焦レンズ位置制御部１と回転投光部１５の回
転速度調整を行うための回転走査速度制御部２とを連動
させるための制御手段としての構成を、図４を用いて説
明する。

【００３７】図４において、スイッチＳＷ１及びＳＷ２
は、本体ケーシング１２の外面に設けられており、レー
ザ光Ｌ3による基準線を投射する壁面までの距離を入力
するアップダウンキーを構成し、その押下信号を操作信
号発生回路８０に入力している。

【００３８】操作信号発生回路８０は、内部的に一定の
距離値を発生して図示せぬ表示器に表示するとともに、
合焦レンズ位置制御部１に入力している。そして、スイ
ッチＳＷ１が一回押下される毎に、その距離値を単位距
離だけ加算し、スイッチＳＷ２が一回押下される毎に、
その距離値を単位距離だけ減算する。

【００３９】合焦レンズ位置制御部１は、操作信号発生
回路８０からの距離値が入力される合焦用モータ駆動回
路８１，合焦用モータ５９，及び合焦レンズ位置検出器
８２から構成されている。合焦レンズ位置検出器８２
は、前群レンズ３１の位置に対応した出力値を、合焦用
モータ駆動部８１にフィードバックしている。なお、こ
の出力値は、この前群レンズ３１によって形成されるビ
ームウェストＢＷの距離値に単位変換されている。合焦
用モータ駆動回路８１は、操作信号発生回路８０から入
力された距離値を目標値として、合焦レンズ位置検出器
８２からフィードバックされた距離値がこの目標値に一
致するように、合焦用モータ５９を回転駆動する。その
結果、スイッチＳＷ１，ＳＷ２によって入力された距離
の位置に、レーザ光Ｌ3のビームウェストＢＷが形成さ
れることになる。

【００４０】合焦レンズ位置検出器８２からの出力値
（距離値）は、また、リミッタ回路８３に入力してい
る。このリミッタ回路８３は、合焦レンズ位置検出器８
２から入力される距離値が５〜５０ｍの時にはその距離
値をそのまま出力するが、入力された距離値が５ｍ以下
になったときには一律に距離値５ｍを出力し、また、入
力された距離値が５０ｍ以上になったときには一律に距
離値５０ｍを出力するものである。即ち、次段の合焦レ
ンズ位置制御部２に入力される距離値を５〜５０ｍの範
囲に制限する回路である。

【００４１】回転走査速度制御部２は、リミッタ回路８
３からの距離値が入力される投光部回転用モータ駆動回
路８４，投光部回転用モータ６６，及び回転速度検出器
８５から構成されている。回転速度検出器８５は、回転
投光部１５の回転速度［ｒｐｍ］を示す出力値を、投光
部回転用モータ駆動回路８４にフィードバックしてい
る。投光部回転用モータ駆動回路８４は、リミッタ回路
８３から入力された距離値に対して下記式（５）で表現
される単位変換を行い、その距離に適した回転速度［ｒ
ｐｍ］に変換する。

【００４２】回転速度［ｒｐｍ］＝３３２．５−６．５
５×距離値［ｍ］……（５）投光部回転用モータ駆動回
路８４は、このような単位変換によって得られた回転速
度を目標値として、回転速度検出器８５からフィードバ
ックされた出力値（回転速度）がこの目標値に一致する
ように、投光部回転用モータ６６を回転駆動する。その
結果、スイッチＳＷ１，ＳＷ２によって入力された距離
の位置において、レーザ光Ｌ3が一定範囲の速度で走査
されることになる。 ＜実施例の作用＞上記構成を有する本実施例によるレー
ザ測量装置１１の動作を説明する。先ず基準線を投射す
べき壁面の正面位置に、図示せぬ三脚を用いてレーザ測
量装置１１を設置する。そして、この三脚の長さを適宜
調整することにより、レーザ測量装置１１の窓１６ｂの
高さを、基準線を形成すべき高さと同じ高さに合わせ
る。

【００４３】次に、図示せぬメインスイッチを投入す
る。すると、図３に示す自動レベル調整回路７４が起動
して、Ｙ方向のレベル検知センサ７２及びＸ方向のレベ
ル検知センサ７３からの傾き検知信号を読み込み、それ
に応じてＸ方向レベル調整用モータ４４及びＹ方向レベ
ル調整用モータ７６を適宜駆動し、投光装置１５の軸
（回転投光部１５の回転軸）が鉛直方向を向くように傾
き調整する。これと同時に、レーザダイオード２３から
レーザ光Ｌが発振され、レーザ出射光学系内において、
投光装置１３の軸に沿って鉛直方向下向きに出射される
レーザ光Ｌ₂，投光装置１３の軸（回転投光部１５の回
転軸）に沿って鉛直方向上向きに出射されるレーザ光Ｌ
₄，及び投光装置１３の軸（回転投光部１５の回転軸）
に直交する方向に出射されるレーザ光Ｌ₃に分割され
る。

【００４４】レーザ光Ｌ₂は、本体ハウジング１２の円
孔１２ａ，及びバッテリーケース１７の円孔１７ａ，１
７ａを通って、床（地面）にスポットを形成する。ま
た、レーザ光Ｌ₄は、上部ハウジング１６の透明部材３
６を透過して、天井等にスポットを形成する。従って、
これらスポットを手がかりにして、レーザ測量装置１１
を所定の測量基準点上（又は、測量基準点下）に移動さ
せることができる。また、レーザ光Ｌ₃は、窓１６ｂを
通って壁８７に向けて照射される。

【００４５】また、図示せぬメインスイッチの投入時点
においては、走査信号発生回路８０には初期値（例え
ば、１０ｍ）が初期設定されている。従って、合焦用モ
ータ駆動回路８１は、レーザ光Ｌ₃のビームウェストＢ
Ｗをペンタプリズム３５の光出射面３５ｄから１０ｍの
位置に形成する位置に前群レンズ３１を進退させるべ
く、合焦用モータ５９を駆動する。この前群レンズ３１
の位置は合焦レンズ位置検出器８２によって検出され、
それに対応するビームウェストＢＷまでの距離値が、合
焦用モータ駆動回路８１にフィードバックされるととも
に、リミッタ回路８３を経て投光部回転用モータ駆動回
路８４に入力される。従って、投光部回転用モータ駆動
回路８４は、回転投光部１５がこのビームウェストＢＷ
までの距離に応じた回転速度で回転するように、投光部
回転用モータ６６を回転駆動する。即ち、この時点では
ビームウェストＢＷまでの距離が１０ｍであるので、上
記式（５）より、回転速度２６７［ｒｐｍ］で回転投光
部１５が回転される。

【００４６】この時、実際の壁面までの距離が１０ｍか
らずれている場合には、壁面に形成されているレーザ光
Ｌ₃の基準線がぼんやりとした状態となっているととも
に、レーザ光Ｌ₃の走査速度が不適当な速度となってい
る。即ち、実際の壁面までの距離が１０ｍよりも短い場
合には、その走査速度が遅すぎて残像現象が生じず、レ
ーザ光の軌跡が線として認識できないようになってい
る。また、実際の壁面までの距離が１０ｍよりも長い場
合には、その走査速度が早すぎて、壁面までの距離に比
例して壁面でのレーザビームの照射輝度が暗くなってい
る。

【００４７】そこで、壁面までの実際の距離を目測し、
スイッチＳＷ１又はＳＷ２を適宜押下して、この目測距
離を操作信号発生回路８０に設定する。すると、上述し
たように、前群レンズ３１が駆動されて、壁面の位置に
ビームウェストＢＷが形成されるので、形成される基準
線が細く絞られる。同時に、この壁面までの距離に応じ
て、回転投光部１５の回転速度が逆比例するように変化
される。即ち、壁面までの距離が短い場合にはその回転
速度が速くなり、壁面までの距離が長い場合にはその回
転速度が遅くなる。従って、残像現象によってレーザビ
ームの軌跡が線として認識できるとともに、その照射輝
度の低下が防止される。

【００４８】なお、操作信号発生回路８０に入力される
距離値が５ｍ以下になった場合には、前群レンズ３１の
進退駆動はその距離値に応じてなされるが、投光部回転
用モータ駆動回路８４に入力される距離値がリミッタ回
路８３によって５ｍに固定されるので、回転投光部１５
の回転駆動は距離値５ｍに対応した回転速度でなされ
る。これは、近距離であれば、ビーム自体の強度が高い
（空中の不純物等により減衰される割合が極小となる）
ので、あまり走査速度を上げなくてもレーザ光の軌跡が
線として認識されるからである。

【００４９】同様に、操作信号発生回路８０に入力され
る距離値が５０ｍ以上になった場合には、前群レンズ３
１の進退駆動はその距離値に応じてなされるが、投光部
回転用モータ駆動回路８４に入力される距離値がリミッ
タ回路８３によって５０ｍに固定されるので、回転投光
部１５の回転駆動は距離値５０ｍに対応した回転速度で
なされる。これは、あまり回転速度を下げすぎると、回
転投光部１５が一回転して壁面上にレーザ光が戻って来
るまでに、時間が掛り過ぎてしまうからである。

【００５０】以上の結果、操作信号発生回路８０に入力
される距離［ｍ］と回転投光部１５の回転速度［ｒｐ
ｍ］との関係は、図５のグラフに示すようになる。以上
のようにして、壁面上に極細の基準線を所定の走査速度
（即ち、残像現象によって基準線が所定の照射輝度で認
識できる走査速度）で形成できたら、この基準線上にマ
ーキングを行って、墨出し作業を完了する。

【００５１】なお、本第１実施例において、リミッタ回
路８３による距離値の制限を近距離側のみとして、遠距
離側においては合焦レンズ位置検出器から入力された距
離値をそのまま投光部回転用モータ駆動回路８４に入力
しても良い。このようにすると、操作信号発生回路８０
に入力される距離［ｍ］と回転投光部１５の回転速度
［ｒｐｍ］との関係は、図６のグラフに示すようにな
る。

【００５２】

【実施例２】以下、本発明の第２実施例によるレーザ測
量装置を説明する。この第２実施例は、第１実施例に比
して、合焦レンズ位置制御部１及び回転走査速度制御部
２の連動機構のみが異なり、他の構成を同一とする。従
って、以下では、両者の相違点のみを説明し、同一の構
成については説明を省略する。

【００５３】図７は、第１実施例における図４に対応す
るブロック図である。図４及び図７を比較すれば容易に
理解されるように、図７のブロック図における各ブロッ
ク回路は、図４に示した第１実施例のものと同一の機能
を有している。但し、図７においては、リミッタ回路８
３の入力側が操作信号発生回路８０に直接接続されてい
る。

【００５４】つまり、図４に示す第１実施例の回路で
は、回転走査速度制御部１は、合焦レンズ位置制御部２
によって制御されたビームウェストＢＷの位置に連動さ
せて回転投光部１５の回転速度を制御していた。しか
し、この回転投光部１５の回転速度は、操作信号発生回
路８０に入力される距離値自体によって制御すれば足
り、必ずしも現実のビームウェストＢＷの形成位置に連
動させる必要はない。即ち、合焦レンズ位置制御部１の
動作に障害が生じた場合には、操作信号発生回路８０に
入力された距離値の位置からずれた位置にビームウェス
トＢＷが形成されることがあり得るが、その場合に、こ
のビームウェストＢＷの位置に連動させて回転投光部１
５の回転速度を制御させることは不合理である。そのた
め、本実施例では、回転走査速度制御部２の制御は、リ
ミッタ回路８３を介して操作信号発生回路８０から直接
入力される距離値に従って行うようにしているのであ
る。

【００５５】その結果、本第２実施例においては、操作
信号発生回路８０に入力される距離値に夫々対応して、
合焦レンズ位置制御部１はこの距離の位置にビームウェ
ストＢＷを形成するように前群レンズ３１を移動制御
し、合焦レンズ位置制御部２はこの距離に対応した回転
速度で回転投光部１５を回転駆動制御する。

【００５６】本実施例においては、各ブロック回路が正
常に動作している限り、第１実施例におけるのと全く同
一の作用を生じる。

【００５７】

【実施例３】以下、本発明の第３実施例によるレーザ測
量装置を説明する。この第３実施例は、第１実施例に比
して、回転走査速度制御部２を操作信号発生回路８０か
らの距離値によって直接制御するとともに合焦レンズ位
置制御部１を回転走査速度制御部２に連動させて制御す
る点，及び、リミッタ回路８３を設けていない点のみが
異なり、他の構成を同一とする。従って、以下では、両
者の相違点のみを説明し、同一の構成については説明を
省略する。 ＜実施例の構成＞図８において、スイッチＳＷ１及びＳ
Ｗ２は、本体ケーシング１２の外面に設けられており、
レーザ光Ｌ3による走査線の走査速度を入力するアップ
ダウンキーを構成し、その押下信号を操作信号発生回路
８０’に入力している。

【００５８】操作信号発生回路８０’は、内部的に一定
の回転速度値を発生して、図示せぬ表示器に表示すると
ともに、回転走査速度制御部２に入力している。そし
て、スイッチＳＷ１が一回押下される毎に、その回転速
度値を単位値だけ加算し、スイッチＳＷ２が一回押下さ
れる毎に、その回転速度値を単位距離だけ減算する。操
作信号発生回路８０’によって発生された回転速度値
［ｒｐｍ］が入力する回転走査速度制御部２の投光部回
転用モータ駆動回路８４’には、また、回転投光部１５
の回転速度［ｒｐｍ］を示す回転速度検出器８５からの
出力が入力している。投光部回転用モータ駆動回路８
４’は、操作信号発生回路８０’から入力された回転速
度値を目標値として、回転速度検出器８５からフィード
バックされた回転速度値がこの目標値に一致するよう
に、投光部回転用モータ６６を回転駆動する。その結
果、スイッチＳＷ１，ＳＷ２によって入力された回転速
度で、レーザ光Ｌ3が走査されることになる。

【００５９】この投光部回転用モータ６６によって回転
される回転投光部１５の回転速度［ｒｐｍ］は、回転速
度検出器８５によって検出され、投光部回転用モータ駆
動回路８４’にフィードバックされるとともに、合焦レ
ンズ位置制御部１の合焦用モータ駆動回路８１’に入力
される。

【００６０】合焦用モータ駆動回路８１’は、回転速度
検出部８５から受信した回転速度［ｒｐｍ］に基づき下
記演算（６）を実行し、距離値を算出する。 距離値［ｍ］＝５０．７６−０．１５３×回転速度［ｒｐｍ］…（６） そして、合焦用モータ駆動回路８１’は、このようにし
て算出した距離値を目標値として、合焦レンズ位置検出
器８２からフィードバックされた距離値がこの目標値に
一致するように、合焦用モータ５９を回転駆動する。 ＜実施例の作用＞本第３実施例によると、走査信号発生
回路８０’において発生した回転速度値に基づいて回転
走査速度制御部２が制御されるとともに、この回転走査
速度制御部２から得られた回転速度に連動させて合焦レ
ンズ位置制御部１が制御されている。

【００６１】従って、作業者は、壁面に形成される基準
線の幅を見ながら、これが最小になるように（即ち、ビ
ームウェストＢＷが壁面上に形成されるように）、スイ
ッチＳＷ１又はＳＷ２を入力する。

【００６２】その結果、壁面までの距離に適した回転速
度にて回転投光部１５の回転駆動がなされるとともに、
壁面にビームウェストＢＷが形成される。なお、本第３
実施例では、回転走査速度のみを一定範囲に制限するた
めのリミッタ回路が削除されているので、図９のグラフ
に示すような連動関係になる。

【００６３】

【発明の効果】以上のように構成した本発明のレーザ測
量装置によると、壁面までの距離を入力するだけで、レ
ーザビームの回転速度調整及びビームウェスト位置調整
を行うことができるので、調整時間を短縮することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例によるレーザ測量装置の
断面図

【図２】 図１のレーザ出射光学系の光学構成図

【図３】 自動レベル調整のための回路構成を示すブロ
ック図

【図４】 ビームウェスト位置調整と回転走査速度調整
のための回路構成を示すブロック図

【図５】 図４の回路によって連動されたビームウェス
トまでの距離及び回転速度の関係を示すグラフ

【図６】 図４の回路によって連動されたビームウェス
トまでの距離及び回転速度の関係の他の態様を示すグラ
フ

【図７】 本発明の第２実施例におけるビームウェスト
位置調整と回転走査速度調整のための回路構成を示すブ
ロック図

【図８】 本発明の第３実施例における回転走査速度調
整とビームウェスト位置調整のための回路構成を示すブ
ロック図

【図９】 図８の回路によって連動された回転速度及び
ビームウェストまでの距離の関係を示すグラフ

【符号の説明】

１ 合焦レンズ位置制御部 ２ 回転走査速度制御部 １１ レーザ測量装置 １３ 投光装置 １５ 回転投光部 ２３ レーザダイオード ３２ 合焦レンズ ５９ 合焦用モータ ６６ 投光部回転用モータ ８０ 操作信号発生回路 ８１ 合焦用モータ駆動回路 ８２ 合焦レンズ位置検出器 ８４ 投光部回転用モータ駆動回路 ８５ 回転速度検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 憲昭 東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学 工業株式会社内 (72)発明者 伊藤 栄一 東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学 工業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光源と、 このレーザ光源から発振されたレーザ光を外部に出射す
   る出射部と、 前記レーザ光源から前記出射部までの前記レーザ光の光
   路内にその光軸方向に進退自在に配置され、その配置位
   置に従って前記レーザ光のビームウェスト形成位置を変
   化させる合焦レンズと、 前記出射部によるレーザ光の出射方向を一定平面内で回
   転させる回転手段と、 前記合焦レンズの配置位置と前記回転手段による前記レ
   ーザ光の回転速度とを連動して変化させる制御手段とを
   備えたことを特徴とするレーザ測量装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、前記レーザ光のビームウ
   ェストの位置に適した回転速度で、前記レーザ光の出射
   方向を回転させることを特徴とする請求項１記載のレー
   ザ測量装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は、前記合焦レンズを駆動す
   る合焦レンズ駆動手段を備え、前記回転手段によってそ
   の出射方向が回転されている前記レーザ光の走査速度が
   最適になる位置に前記レーザ光のビームウェストを形成
   するように、前記合焦レンズを駆動することを特徴とす
   る請求項１記載のレーザ測量装置。
4. 【請求項４】前記制御手段は、前記ビームウェストの位
   置が比較的近距離の時には前記レーザ光の出射方向が比
   較的高速度で回転するように制御し、前記ビームウェス
   トの位置が比較的遠距離の時には前記レーザ光の出射方
   向が比較的低速度で回転するように制御することを特徴
   とする請求項２又は３記載のレーザ測量装置。
5. 【請求項５】前記制御手段は、 外部操作によりその値が増減する操作信号を発生する操
   作信号発生手段と、 この操作信号発生手段によって発生された操作信号の値
   の増減に従って合焦レンズの配置位置を制御する合焦レ
   ンズ位置制御部と、 この合焦レンズ位置制御部によって制御された前記合焦
   レンズの配置位置に従って前記レーザ光の出射方向の回
   転速度を制御する回転速度制御部とからなることを特徴
   とする請求項４記載のレーザ測量装置。
6. 【請求項６】前記制御手段は、 外部操作によりその値が増減する操作信号を発生する操
   作信号発生手段と、 この操作信号発生手段によって発生された操作信号の値
   の増減に従って合焦レンズの配置位置を制御する合焦レ
   ンズ位置制御部と、 この操作信号発生手段によって発生された操作信号の値
   の増減に従って前記レーザ光の出射方向の回転速度を制
   御する回転速度制御部とからなることを特徴とする請求
   項４記載のレーザ測量装置。
7. 【請求項７】前記制御手段は、 外部操作によりその値が増減する操作信号を発生する操
   作信号発生手段と、 この操作信号発生手段によって発生された操作信号の値
   の増減に従って前記レーザ光の出射方向の回転速度を制
   御する回転速度制御部と、 この回転速度制御部によって制御された前記レーザ光の
   出射方向の回転速度に従って合焦レンズの配置位置を制
   御する合焦レンズ位置制御部とからなることを特徴とす
   る請求項４記載のレーザ測量装置。
8. 【請求項８】前記回転速度制御部による前記レーザ光の
   出射方向の回転速度の変化範囲を一定範囲に制限し、そ
   の範囲外においては前記合焦レンズ位置制御部による前
   記合焦レンズの配置位置制御が行われていても前記回転
   速度を一定に保つことを特徴とする請求項５又は６記載
   のレーザ測量装置。