JPH0972741A - 測量機の自動傾き補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明な液体を現在あるものの中から粘度を考
慮して自由に選ぶことができかつ精度の高い傾き補正を
行なえる測量機の自動傾き補正装置を提供する。 【解決手段】 レーザーダイオード１と、自由液面Ｃ′
を有するシリコンオイルＣが収納された透明容器２と、
ダイオード１から出射されるレーザー光Ｌを集光し、液
面Ｃ′を透過させて光源像Ｌ１を形成する凸レンズ３
と、光源像からのレーザー光を集光しその傾きを変更す
る凸レンズ４とを備える。光源像の位置と凸レンズ４の
焦点距離ｆ２を合致させ、かつ凸レンズ４からレーザー
光が鉛直方向へ出射されるように、液面Ｃ′から光源像
までの距離ｙと、ｆ２と、シリコンオイルの屈折率ｎと
を設定してある。シリコンオイルを必要な粘度を考慮し
て選ぶと屈折率ｎが決まり、この屈折率に応じてｙとｆ
２を設定すればよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、測量機の自動傾
き補正装置に関し、特に建設作業に用いられるレーザー
投光測量機の傾き補正装置として好適な測量機の自動傾
き補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザー投光測量機の自動傾き補
正装置としては、例えば図９及び図１０に示すものが知
られている（特開昭６３ー２２２２１４号公報）。

【０００３】このレーザー投光測量機の測量機本体１０
９の下部には整準装置１０８が設けられている。測量機
本体１０９内の上部にはレーザー光Ｌを下方へ向けて出
射するようにレーザーダイオード１０１が設けられ、レ
ーザーダイオード１０１の下方には自動傾き補正装置が
設けられている。

【０００４】この自動傾き補正装置は、レーザーダイオ
ード１０１から下方へ出射されたレーザ光Ｌを平行光に
する集光レンズ１０２と、集光レンズ１０２からの平行
光が透過する透明容器１０３とを備えている。透明容器
１０３内は上下２つの部屋に区分され、各部屋にはシリ
コンオイル（透明な液体）Ｃ１、Ｃ２がそれぞれ封入さ
れ、かつ各部屋の上部にはシリコンオイルＣ１、Ｃ２の
液面と接する空間１０８ａ、１０８ｂが形成されてい
る。透明容器１０３の上平面部１０３ａ、中平面部１０
３ｂ、下平面部１０３ｃは互いに平行である。

【０００５】図１０に示すように、測量機本体１０９が
角度θ１だけ傾いた場合、透明容器１０３内のシリコン
オイルＣ１、Ｃ２の各液面は水平を保つので、シリコン
オイルＣ１、Ｃ２は勾配角θ１をもつ楔状になる。レー
ザーダイオード１０１から出射され、集光レンズ１０２
で平行光になったレーザー光Ｌは楔状のシリコンオイル
Ｃ１、Ｃ２を透過するときに屈折し、偏角θ２のレーザ
ー光Ｌとなって測量機本体１０９の外部へ出射される。

【０００６】シリコンオイルＣ１、Ｃ２の屈折率をそれ
ぞれｎ１、ｎ２とすると、補正の条件式はθ２＝（ｎ１
＋ｎ２ー２）θ１となるので、ｎ１＝ｎ２＝１. ５のシ
リコンオイルＣ１、Ｃ２を使用すれば、レーザー光Ｌの
傾き補正が成り立つ。すなわち、レーザー光Ｌが自動的
に鉛直方向へ向くように補正され、測量機本体１０９の
傾きによる測定誤差が補正される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
レーザー投光測量機では、その測量機の振動を減衰させ
るために必要な適度の粘度を有しかつ屈折率が正確に
１. ５００であるシリコンオイルは現在存在しないの
で、シリコンオイルＣ１、Ｃ２として屈折率が１. ４１
等の現在あるものを使わざるを得ない。そのため、適度
の粘度を有するシリコンオイルＣ１、Ｃ２として例えば
屈折率が１. ４１のものを使用して１０′の傾き角を補
正したとすると、前記補正の条件式により１′４８′′
の誤差が発生してしまい、精度の高い傾き補正を行うこ
とができないという問題があった。

【０００８】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は透明な液体を現在あるものの中か
ら粘度を考慮して自由に選ぶことができかつ精度の高い
傾き補正を行なえる測量機の自動傾き補正装置を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明に係る測量機の自動傾き補正装置
は、光源と、自由液面を有する透明な液体が収納された
容器と、前記光源と前記容器との間に配置され、前記光
源からの光を集光し、前記液体の自由液面を透過させて
光源像を形成する第１の光学部材と、前記光源像からの
光を集光し、前記自由液面を透過した光の傾きを変更す
る第２の光学部材とを備え、前記光源像の位置を前記第
２の光学部材の焦点位置に合致させ、かつ前記第２の光
学部材から光が鉛直方向へ出射されるように、前記自由
液面から前記光源像までの距離ｙと、前記第２の光学部
材の焦点距離ｆ２と、前記液体の屈折率ｎとを設定した
ものである。

【００１０】前述の課題を解決するため請求項２記載の
発明に係る測量機の自動傾き補正装置は、光源と、自由
液面を有する透明な液体が収納された容器と、前記光源
から出射され、前記液体の自由液面を透過する光を集光
し、光源像を形成する第１の光学部材と、前記光源像か
らの光を集光し、前記自由液面を透過した光の傾きを変
更する第２の光学部材とを備え、前記光源像の位置を前
記第２の光学部材の焦点位置に合致させ、かつ前記第２
の光学部材から光が鉛直方向へ出射されるように、前記
光源から前記自由液面までの距離ｙ′と、前記第２の光
学部材の焦点距離ｆ２と、前記光源から前記第１の光学
部材までの距離ａと、前記第１の光学部材から前記光源
像までの距離ｂと、前記液体の屈折率ｎとを設定したも
のである。

【００１１】請求項３記載の発明に係る自動傾き補正装
置は、前記第１の光学部材が、前記容器の入射側又は出
射側の壁面を曲面状にして形成されている。

【００１２】請求項４記載の発明に係る自動傾き補正装
置は、前記自由液面を透過して前記光源像へ向かう光の
一部を取り出す光路変更手段と、その光を受光する受光
部を有する受光手段と、前記受光手段からの出力に基づ
き、測量機の傾きが補正可能な角度以上のときに警告動
作を行う電気回路とを備えている。

【００１３】請求項１記載の自動傾き補正装置では、透
明な液体を現在あるものの中から測量機の振動を減衰す
るのに必要な粘度を考慮して選ぶことにより、測量機の
傾きを補正するための３つのパラメータのうちの１つで
ある液体の屈折率ｎが決まり、残り２つのパラメータす
なわち自由液面から光源像までの距離ｙ及び第２の光学
部材の焦点距離ｆ２を、第２の光学部材から光が鉛直方
向へ出射されるように屈折率ｎに応じて設定すればよ
い。

【００１４】請求項２記載の自動傾き補正装置では、透
明な液体を現在あるものの中から測量機の振動を減衰す
るのに必要な粘度を考慮して選ぶことにより、測量機の
傾きを補正するための５つのパラメータのうちの１つで
ある液体の屈折率ｎが決まり、残り４つのパラメータす
なわち光源から自由液面までの距離ｙ′、第２の光学部
材の焦点距離ｆ２と、光源から第１の光学部材までの距
離ａ、及び第１の光学部材から光源像までの距離ｂを、
第２の光学部材から光が鉛直方向へ出射されるように屈
折率ｎに応じて設定すればよい。

【００１５】請求項３記載の自動傾き補正装置では、第
１の光学部材が容器の一部で形成されているので、部品
点数が削減される。

【００１６】請求項４記載の自動傾き補正装置では、作
業者は電気回路の警告動作から測量機の傾きが補正可能
な角度以上であることを知ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】図１はこの発明の第１の実施の形態に係る
測量機の自動傾き補正装置を示す全体構成図である。

【００１９】自動傾き補正装置は、レーザーダイオード
１と、自由液面Ｃ′を有するシリコンオイル（透明な液
体）Ｃが収納された透明容器２と、レーザーダイオード
１と透明容器２との間に配置され、レーザーダイオード
１から出射されるレーザー光Ｌを集光し、シリコンオイ
ルＣの自由液面Ｃ′を透過させて光源像Ｌ１を形成する
第１の凸レンズ（第１の光学部材）３と、光源像Ｌ１か
らのレーザー光Ｌを集光し、自由液面Ｃ′を透過したレ
ーザー光Ｌの傾きを変更する第２の凸レンズ（第２の光
学部材）４とを備えている。

【００２０】透明容器２の上壁面２ａと下壁面２ｂは互
いに平行である。透明容器２内には屈折率ｎ＝１. ４１
のシリコンオイルＣが封入され、かつ透明容器２内にシ
リコンオイルＣの自由液面Ｃ′と接する空間５が形成さ
れている。

【００２１】光源像Ｌ１の位置と第２の凸レンズ４の焦
点距離ｆ２を合致させており、これによって光源像Ｌ１
からのレーザー光Ｌが第２の凸レンズ４から平行光にな
って出射される。

【００２２】また、第２の凸レンズ４からレーザー光Ｌ
が鉛直方向へ出射されるように、すなわち後述する
（６）式の傾き補正の条件式を満足するように、自由液
面Ｃ′から光源像Ｌ１までの距離ｙと、第２の凸レンズ
４の焦点距離ｆ２と、シリコンオイルＣの屈折率ｎとを
設定してある。

【００２３】自動傾き補正装置はさらに、自由液面Ｃ′
を透過して光源像Ｌ１へ向かうレーザー光Ｌの一部を水
平方向へ反射するハーフプリズム（光路変更手段）１０
と、その反射光Ｌ′を受光する受光部（受光手段）１１
と、受光部１１からの出力に基づき、測量機の傾きが補
正可能な角度以上のときに警告動作を行う電気回路（図
示略）とを備えている。

【００２４】ハーフプリズム１０は、例えば入射光の８
０％を透過させかつその２０％を反射させるもので、透
明容器２の上壁面２ａ上に固定されている。

【００２５】受光部１１は、図１及び図２に示すよう
に、１つの正方形の受光素子を同じ大きさの正方形に４
分割した４つの受光素子１１ａ〜１１ｄを、１枚の正方
形の基板１２上に固定したものである。測量機が水平状
態にあって傾き補正装置の光軸Ｌ０が鉛直方向にあると
き、ハーフプリズム１０からの反射光Ｌ′が図２の破線
で示すように４つの受光素子１１ａ〜１１ｄの中心部で
受光されるようになっている。そして、測量機がθ１だ
け傾くと、その傾き角度θ１に応じて４つの受光素子１
１ａ〜１１ｄ上での反射光Ｌ′の受光位置が図２の一点
鎖線で示すようにずれる。

【００２６】電気回路は、４つの受光素子１１ａ〜１１
ｄからの出力信号に基づき、測量機の傾き角度θ１が補
正可能な角度（傾き補正角の限界値で、例えば１０′
位）以上のときに、警告用ランプを点灯させたり、警告
用ブザーを鳴らす等の警告動作を行なうものである。

【００２７】なお、上記構成を有する自動傾き補正装置
は、測量機（例えばレーザー投光測量機）の本体内に固
定されている。

【００２８】次に、第１の実施の形態に係る自動傾き補
正装置の動作を説明する。

【００２９】レーザーダイオード１からのレーザー光Ｌ
は第１の凸レンズ３を介して透明容器２に入射する。測
量機全体が角度θ１だけ傾いた場合、透明容器２も傾く
が、その容器２内のシリコンオイルＣの自由液面Ｃ′は
水平を保つので、シリコンオイルＣは勾配角θ１をもつ
楔状になる（図１の破線部を参照）。図１では、図示を
簡単にするために、自由液面Ｃ′が透明容器２に対して
角度θ１だけ傾いたように示してある。

【００３０】自由液面Ｃ′を透過したレーザー光Ｌは、
楔状のシリコンオイルＣにより屈折され、下記の（１）
式で表される角度θ２だけ傾き、ハーフプリズム１０を
透過して光源像Ｌ１を形成する。

【００３１】 θ２＝（ｎー１）・θ１ （１）式 光源像Ｌ１は、第１の凸レンズ３からの距離がｂで、自
由液面Ｃ′からの距離がｙの位置に形成される。なお、
レーザーダイオード１から凸レンズ３までの距離ａ、前
記距離ｂ、及び凸レンズ３の焦点距離ｆ１の関係は、１
／ｆ１＝（１／ａ）＋（１／ｂ）で表される。

【００３２】また、光源像Ｌ１は、光軸Ｌ０から水平方
向に下記の（２）式で表されるずれ量ｄだけ離れた位置
に形成される。

【００３３】 ｄ＝ｙ・Ｔａｎθ２ （２）式 光源像Ｌ１からの光は、第２の凸レンズ４により角度を
変えられ、光軸Ｌ０に対し下記の（３）式で表される角
度θ３だけ傾いた平行光になって鉛直方向の上方へ出射
される。

【００３４】 θ３＝Ｔａｎ^-1（ｄ／ｆ２） （３）式 （３）式に（１）及び（２）式を代入すると、 θ３＝Ｔａｎ^-1〔（ｙ・Ｔａｎ（（ｎー１）・θ１））／ｆ２〕 （４）式 となる。

【００３５】（４）式より、測量機全体の傾き角度θ１
と補正された角度θ３は等しくなければならないので、
θ１＝θ３＝θと置くと、ｆ２／ｙ＝〔Ｔａｎ（（ｎー
１）・θ）〕／Ｔａｎθ （５）式となる。

【００３６】（５）式において、θを１°程度の小さい
値にすると、下記の（６）式で表される傾き補正の条件
式が導き出される。

【００３７】 ｙ／ｆ２＝１／（ｎー１） （６）式 この傾き補正の条件式には、自由液面Ｃ′から光源像Ｌ
１までの距離ｙ、第２の凸レンズ４の焦点距離ｆ２、及
びシリコンオイルＣの屈折率ｎの３つのパラメータが含
まれている。

【００３８】シリコンオイルＣを現在あるものの中から
測量機の振動を減衰するのに必要な粘度を考慮して選ぶ
ことにより、測量機の傾きを補正するための３つのパラ
メータのうちの１つであるシリコンオイルＣの屈折率ｎ
が決まる。残り２つのパラメータすなわち距離ｙ及び焦
点距離ｆ２を、第２の凸レンズ４からレーザー光Ｌが鉛
直方向へ出射されるように屈折率ｎに応じて設定すれば
よい。

【００３９】したがって、シリコンオイルＣを現在ある
ものの中から粘度を考慮して自由に選ぶことができ、か
つ精度の高い傾き補正を行なうことができる。

【００４０】一方、シリコンオイルＣの自由液面Ｃ′を
透過したレーザー光Ｌの一部（その２０％）は、ハーフ
プリズム１０で水平方向に反射される。その反射光Ｌ′
は４つの受光素子１１ａ〜１１ｄで受光される。

【００４１】測量機が水平状態にあって傾き補正装置の
光軸Ｌ０が鉛直方向にあるとき、ハーフプリズム１０か
らの反射光Ｌ′が図２の破線で示すように４つの受光素
子１１ａ〜１１ｄの中心部で受光される。このとき、各
受光素子１１ａ〜１１ｄの受光量は同じであるので、電
気回路は測量機全体が傾いていないと判断し、傾き補正
範囲外警告動作を行なわない。

【００４２】測量機が角度θ１だけ傾くと、その傾き角
度θ１に応じて４つの受光素子１１ａ〜１１ｄ上での反
射光Ｌ′の受光位置が図２の一点鎖線で示すようにずれ
る。

【００４３】測量機の傾き角度θ１が補正可能な角度
（例えば１０′位）以上になると、電気回路は、４つの
受光素子１１ａ〜１１ｄからの出力信号に基づき、警告
用ランプを点灯させたり、警告用ブザーを鳴らす等の傾
き補正範囲外警告動作を行なう。

【００４４】したがって、作業者は、警告ランプや警告
ブザー等による警告により、測量機が補正可能な角度以
上に傾いていることを知ることができ、測量機の傾き角
度θ１が補正可能な角度より小さくなるように本体の整
準調整することができる。尚、前記ハーフプリズム１０
は、ハーフミラーやビームスプリッタ等でもかまわな
い。

【００４５】図３はこの発明の第２の実施の形態に係る
測量機の自動傾き補正装置を示している。上記第１の実
施の形態と共通する部材には同一の符号を付して説明を
省略する。

【００４６】第１の実施の形態では、レーザーダイオー
ド１からレーザー光Ｌを上方へ出射させるように構成さ
れているが、第２の実施の形態ではレーザーダイオード
１からレーザー光Ｌを下方へ出射させるように構成され
ている。

【００４７】第２の実施の形態に係る自動傾き補正装置
では、その構成部材が第１の実施の形態とは上下を逆に
して配置されていると共に、第１の実施の形態で用いた
第２の凸レンズ（第２の光学部材）４に代えて凹レンズ
（第２の光学部材）４Ａが使用されている。レーザーダ
イオード１から出射されるレーザー光Ｌは、第１の凸レ
ンズ３により集光されて自由液面Ｃ′を透過し、さらに
凹レンズ４Ａを介して光源の虚像Ｌ１′を形成するよう
になっている。

【００４８】光源の虚像Ｌ１′の位置と凹レンズ４Ａの
焦点距離ｆ２とを合致させており、これによって凹レン
ズ４Ａからレーザー光Ｌが平行光になって下方へ出射さ
れる。

【００４９】また、凹レンズ４Ａからレーザー光Ｌが鉛
直方向へ出射されるように、すなわち上記（６）式の傾
き補正の条件式を満足するように、自由液面Ｃ′から光
源の虚像Ｌ１′までの距離ｙと、凹レンズ４Ａの焦点距
離ｆ２と、シリコンオイルＣの屈折率ｎとを設定してあ
る。

【００５０】そして、この自動傾き補正装置では、第１
の実施の形態で用いたハーフプリズム１０、受光部１
１、及び電気回路の図示を省略してある。

【００５１】このような構成を有する第２の実施の形態
によれば、第１の実施の形態の場合と同様に、シリコン
オイルＣを現在あるものの中から粘度を考慮して自由に
選ぶことができ、かつ精度の高い傾き補正を行なうこと
ができる。

【００５２】図４はこの発明の第３の実施の形態に係る
測量機の自動傾き補正装置を示している。上記第１の実
施の形態と共通する部材には同一の符号を付して説明を
省略する。

【００５３】第３の実施の形態に係る自動傾き補正装置
は、第１の実施の形態にで用いた第１の凸レンズ（第１
の光学部材）３に代えて、透明容器２Ａの入射側壁面の
中央部３Ａを凸の曲面に形成してあり、この凸の曲面部
３Ａが第１の凸レンズ３と同様に機能するようになって
いる。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。

【００５４】このような構成を有する第３の実施の形態
によれば、第１の実施の形態の場合と同様に、シリコン
オイルＣを現在あるものの中から粘度を考慮して自由に
選ぶことができ、かつ精度の高い傾き補正を行なうこと
ができる。

【００５５】さらに、第３の実施の形態によれば、第１
の光学部材が透明容器２Ａの一部で形成されているの
で、部品点数が削減され、これによって製造コストを低
減できる。

【００５６】図５はこの発明の第４の実施の形態に係る
測量機の自動傾き補正装置を示している。第１の実施の
形態と共通する部材には同一の符号を付して説明を省略
する。

【００５７】自動傾き補正装置は、レーザーダイオード
１と、透明容器２と、レーザーダイオード１から出射さ
れ、シリコンオイルＣの自由液面Ｃ′を透過するレーザ
ー光Ｌを集光し、光源像Ｌ１を形成する第１の凸レンズ
（第１の光学部材）３０と、光源像Ｌ１からの光を集光
し、自由液面Ｃ′を透過した光の傾きを変更する第２の
凸レンズ（第２の光学部材）４０とを備えている。透明
容器２内には屈折率ｎ＝１. ３９のシリコンオイルＣが
封入されている。

【００５８】光源像Ｌ１の位置と第２の凸レンズ４０の
焦点距離ｆ２とを合致させており、これによって光源像
Ｌ１からのレーザー光Ｌが第２の凸レンズ４０から平行
光になって出射される。

【００５９】また、第２の凸レンズ４０からレーザー光
Ｌが鉛直方向へ出射されるように、すなわち後述する
（１３）式の傾き補正の条件式を満足するように、レー
ザーダイオード１から自由液面Ｃ′までの距離ｙ′と、
第２の凸レンズ４０の焦点距離ｆ２と、レーザーダイオ
ード１から第１の凸レンズ３０までの距離ａと、第１の
凸レンズ３０から光源像Ｌ１までの距離ｂと、シリコン
オイルＣの屈折率ｎとを設定してある。

【００６０】そして、第４の実施の形態では、第１の実
施の形態で用いた受光部１１に代えて受光部（受光手
段）１１Ａが設けられている。この受光部１１Ａは、図
５及び図６に示すように、１つの円形の受光素子を同じ
大きさの扇形に３分割した３つの受光素子１１ａ〜１１
ｃを、１枚の円形の基板１２Ａ上に固定したものであ
る。測量機が水平状態にあって傾き補正装置の光軸Ｌ０
が鉛直方向にあるとき、ハーフプリズム１０からの反射
光Ｌ′が図６の破線で示すように３つの受光素子１１ａ
〜１１ｃの中心部で受光されるようになっている。そし
て、測量機がθ１だけ傾くと、その傾き角度θ１に応じ
て３つの受光素子１１ａ〜１１ｃ上での反射光Ｌ′の受
光位置が図６の一点鎖線で示すようにずれる。

【００６１】次に、第４の実施の形態に係る自動傾き補
正装置の動作を説明する。

【００６２】レーザーダイオード１からのレーザー光Ｌ
は透明容器２に入射する。測量機全体が角度θ１だけ傾
いた場合、透明容器２も傾くが、その容器２内のシリコ
ンオイルＣの自由液面Ｃ′は水平を保つので、シリコン
オイルＣは勾配角θ１をもつ楔状になる。図５において
も、図１と同様に自由液面Ｃ′が透明容器２に対して角
度θ１だけ傾いたように示してある。

【００６３】シリコンオイルＣの自由液面Ｃ′を透過し
たレーザー光Ｌは、楔状のシリコンオイルＣにより屈折
され、下記の（７）式で表される角度θ２だけ傾く。

【００６４】 θ２＝（ｎー１）・θ１ （７）式 このことはレーザーダイオード１の位置が光軸Ｌ０から
水平方向にｄ１だけずれたことと同じであるので、その
ずれ量ｄ１は、 ｄ１＝ｙ′・Ｔａｎθ２ （８）式 となる。

【００６５】すると、第１の凸レンズ３０により集光さ
れ、ハーフプリズム１０を透過したレーザー光Ｌにより
形成される光源像Ｌ１も、第１の凸レンズ３０からの距
離ｂの位置で、下記の（９）式で表されるずれ量ｄ２だ
け光軸Ｌ０から水平方向にずれた位置にできる。

【００６６】 ｄ２＝ｄ１・ｂ／ａ （９）式 なお、レーザーダイオード１から第１の凸レンズ３０ま
での距離ａ、第１の凸レンズ３０から光源像Ｌ１までの
距離ｂ、及び第１の凸レンズ３０の焦点距離ｆ１の関係
は、１／ｆ１＝（１／ａ）＋（１／ｂ）で表される。

【００６７】光源像Ｌ１からの光は、第２の凸レンズ４
０により角度を変えられ、光軸Ｌ０に対し下記の（１
０）式で表される角度θ３だけ傾いた平行光になって鉛
直方向の上方へ出射される。

【００６８】 θ３＝Ｔａｎ^-1（ｄ２／ｆ２） （１０）式 （１０）式に（７）、（８）及び（９）式を代入する
と、 θ３＝Ｔａｎ^-1〔（（ｙ′・Ｔａｎ（（ｎー１）・θ１））・ｂ／ａ）／ｆ２〕 （１１）式 となる。

【００６９】（１１）式より、測量機全体の傾き角度θ
１と補正された角度θ３は等しくなければならないの
で、θ１＝θ３＝θと置くと、 ｆ２・ｂ／ｙ′・ａ＝〔Ｔａｎ（（ｎー１）・θ）〕／Ｔａｎθ （１２）式 となる。

【００７０】（１２）式において、θを１°程度の小さ
い値にすると、下記の（１３）式で表される傾き補正の
条件式が導き出される。

【００７１】 ｙ′・ａ／ｆ２・ｂ＝１／（ｎー１） （１３）式 この傾き補正の条件式には、レーザーダイオード１から
自由液面Ｃ′までの距離ｙ′、第２の凸レンズ４０の焦
点距離ｆ２、レーザーダイオード１から第１の凸レンズ
３０までの距離ａ、第１の凸レンズ３０から光源像Ｌ１
までの距離ｂ、及びシリコンオイルＣの屈折率ｎの５つ
のパラメータが含まれている。

【００７２】シリコンオイルＣを現在あるものの中から
測量機の振動を減衰するのに必要な粘度を考慮して選ぶ
ことにより、測量機の傾きを補正するための５つのパラ
メータのうちの１つであるシリコンオイルＣの屈折率ｎ
が決まる。残り４つのパラメータすなわち距離ｙ′、焦
点距離ｆ２、距離ａ、及び距離ｂを、第２の凸レンズ４
０からレーザー光Ｌが鉛直方向へ出射されるように屈折
率ｎに応じて設定すればよい。

【００７３】したがって、シリコンオイルＣを現在ある
ものの中から粘度を考慮して自由に選ぶことができ、か
つ精度の高い傾き補正を行なうことができる。

【００７４】一方、シリコンオイルＣの自由液面Ｃ′を
透過し、第１の凸レンズ３０により集光されるレーザー
光Ｌの一部は、ハーフプリズム１０で水平方向に反射さ
れる。その反射光Ｌ′は３つの受光素子１１ａ〜１１ｃ
で受光される。

【００７５】測量機が水平状態にあって傾き補正装置の
光軸Ｌ０が鉛直方向にあるとき、反射光Ｌ′が図６の破
線で示すように３つの受光素子１１ａ〜１１ｃの中心部
で受光される。このとき、３つの受光素子１１ａ〜１１
ｃの受光量は同じであるので、電気回路は測量機全体が
傾いていないと判断し、警告動作を行なわない。

【００７６】測量機が角度θ１だけ傾くと、その傾き角
度θ１に応じて３つの受光素子１１ａ〜１１ｃ上での反
射光Ｌ′の受光位置が図６の一点鎖線で示すようにずれ
る。

【００７７】測量機の傾き角度θ１が補正可能な角度
（例えば１０′位）以上になると、電気回路は、３つの
受光素子１１ａ〜１１ｃからの出力信号に基づき、警告
用ランプを点灯させたり、前記レーザダイオード１（可
視光）を点滅させる等の警告動作を行なう。

【００７８】したがって、作業者は、警告ランプや投光
されるレーザビームの点滅動作により、測量機が補正可
能な角度以上に傾いていることを知ることができ、測量
機の傾き角度θ１が補正可能な角度より小さくなるよう
に本体を整準調整することができる。

【００７９】図７はこの発明の第５の実施の形態に係る
測量機の自動傾き補正装置を示している。図５に示す上
記第４の実施の形態と共通する部材には同一の符号を付
して説明を省略する。

【００８０】第４の実施の形態では、レーザーダイオー
ド１からレーザー光Ｌを上方へ出射させるように構成さ
れているが、第５の実施の形態ではレーザーダイオード
１からレーザー光Ｌを下方へ出射させるように構成され
ている。

【００８１】第５の実施の形態に係る自動傾き補正装置
では、その構成部材が第４の実施の形態とは上下を逆に
して配置されていると共に、第４の実施の形態で用いた
第２の凸レンズ（第２の光学部材）４０に代えて凹レン
ズ（第２の光学部材）４０Ａが使用されている。レーザ
ーダイオード１から出射され自由液面Ｃ′を透過したレ
ーザー光Ｌは、第１の凸レンズ３０により集光され、さ
らに凹レンズ４０Ａを介して光源の虚像Ｌ１′を形成す
るようになっている。

【００８２】光源の虚像Ｌ１′の位置と凹レンズ４０Ａ
の焦点距離ｆ２を合致させており、これによって凹レン
ズ４０Ａからレーザー光Ｌが平行光になって下方へ出射
される。

【００８３】また、凹レンズ４０Ａからレーザー光Ｌが
鉛直方向へ出射されるように、すなわち上記（１３）式
の傾き補正の条件式を満足するように、前記距離ｙ′、
焦点距離ｆ２、距離ａ、距離ｂ、及び屈折率ｎの５つの
パラメータを設定してある。

【００８４】そして、この自動傾き補正装置では、第４
の実施の形態で用いたハーフプリズム１０、受光部１１
Ａ、及び電気回路の図示を省略してある。

【００８５】このような構成を有する第５の実施の形態
によれば、上記第４の実施の形態の場合と同様に、シリ
コンオイルＣを現在あるものの中から粘度を考慮して自
由に選ぶことができ、かつ精度の高い傾き補正を行なう
ことができる。

【００８６】図８はこの発明の第６の実施の形態に係る
測量機の自動傾き補正装置を示している。図７に示す上
記第５の実施の形態と共通する部材には同一の符号を付
して説明を省略する。

【００８７】第６の実施の形態に係る自動傾き補正装置
は、第５の実施の形態で用いた第１の凸レンズ（第１の
光学部材）３０に代えて、透明容器２Ｂの出射側壁面の
中央部３０Ａを凸の曲面に形成してあり、この凸の曲面
部３０Ａが第１の凸レンズ３０と同様に機能するように
なっている。その他の構成は第５の実施の形態と同じで
ある。

【００８８】このような構成を有する第６の実施の形態
によれば、第５の実施の形態の場合と同様に、シリコン
オイルＣを現在あるものの中から粘度を考慮して自由に
選ぶことができ、かつ精度の高い傾き補正を行なうこと
ができる。

【００８９】さらに、第６の実施の形態によれば、第１
の光学部材が透明容器２Ｂの一部で形成されているの
で、部品点数が削減され、これによって製造コストを低
減できる。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明に係る測量機の自動傾き補正装置によれば、透明な液
体を現在あるものの中から測量機の振動を減衰するのに
必要な粘度を考慮して選ぶことにより、測量機の傾きを
補正するための３つのパラメータのうちの１つである液
体の屈折率ｎが決まり、残り２つのパラメータすなわち
自由液面から光源像までの距離ｙ及び第２の光学部材の
焦点距離ｆ２を、第２の光学部材から光が鉛直方向へ出
射されるように屈折率ｎに応じて設定すればよい。した
がって、透明な液体を現在あるものの中から粘度を考慮
して自由に選ぶことができ、かつ精度の高い傾き補正を
行なうことができる。

【００９１】請求項２記載の発明に係る測量機の自動傾
き補正装置によれば、透明な液体を現在あるものの中か
ら測量機の振動を減衰するのに必要な粘度を考慮して選
ぶことにより、測量機の傾きを補正するための５つのパ
ラメータのうちの１つである液体の屈折率ｎが決まり、
残り４つのパラメータすなわち光源から自由液面までの
距離ｙ′、第２の光学部材の焦点距離ｆ２と、光源から
第１の光学部材までの距離ａ、及び第１の光学部材から
光源像までの距離ｂを、第２の光学部材から光が鉛直方
向へ出射されるように屈折率ｎに応じて設定すればよ
い。したがって、透明な液体を現在あるものの中から粘
度を考慮して自由に選ぶことができ、かつ精度の高い傾
き補正を行なうことができる。

【００９２】請求項３記載の発明に係る測量機の自動傾
き補正装置によれば、第１の光学部材が容器の一部で形
成されているので、部品点数が削減され、これによって
製造コストを低減できる。精度の高い傾き補正を行なう
ことができる。

【００９３】請求項３記載の発明に係る測量機の自動傾
き補正装置によれば、第１の光学部材が容器の一部で形
成されているので、部品点数が削減され、これによって
製造コストを低減できる。

【００９４】請求項４記載の発明に係る測量機の自動傾
き補正装置によれば、作業者は電気回路の警告動作から
測量機の傾きが補正可能な角度以上であることを知るこ
とができるので誤った測量作業を防止することができ
る。。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１の実施の形態に係る測量
機の自動傾き補正装置を示す全体構成図である。

【図２】図２は図１のＡ矢視図である。

【図３】図３はこの発明の第２の実施の形態に係る測量
機の自動傾き補正装置を示す全体構成図である。

【図４】図４はこの発明の第３の実施の形態に係る測量
機の自動傾き補正装置を示す全体構成図である。

【図５】図５はこの発明の第４の実施の形態に係る測量
機の自動傾き補正装置を示す全体構成図である。

【図６】図６は図５のＢ矢視図である。

【図７】図７はこの発明の第５の実施の形態に係る測量
機の自動傾き補正装置を示す全体構成図である。

【図８】図８はこの発明の第６の実施の形態に係る測量
機の自動傾き補正装置を示す全体構成図である。

【図９】図９は従来の自動傾き補正装置を備えたレーザ
ー投光測量機の縦断面図である。

【図１０】図１０は図９のレーザー投光測量機が傾いた
状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ レーザーダイオード ２、２Ａ、２Ｂ 透明容器（容器） ３ 第１の凸レンズ（第１の光学部材） ３Ａ 凸の曲面部（第１の光学部材） ４ 第２の凸レンズ（第２の光学部材） ４Ａ 凹レンズ（第２の光学部材） Ｌ１ 光源像 Ｌ１′ 光源の虚像（光源像） １０ ハーフプリズム（光路変更手段） １１、１１Ａ 受光部（受光手段）. ３０ 第１の凸レンズ（第１の光学部材） ３０Ａ 凸の曲面部（第１の光学部材） ４０ 第２の凸レンズ（第２の光学部材） ４０Ａ 凹レンズ（第２の光学部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 3/14 Ｇ０２Ｂ 3/14

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 自由液面を有する透明な液体が収納された容器と、 前記光源と前記容器との間に配置され、前記光源からの
   光を集光し、前記液体の自由液面を透過させて光源像を
   形成する第１の光学部材と、 前記光源像からの光を集光し、前記自由液面を透過した
   光の傾きを変更する第２の光学部材とを備え、 前記光源像の位置を前記第２の光学部材の焦点位置に合
   致させ、かつ前記第２の光学部材から光が鉛直方向へ出
   射されるように、前記自由液面から前記光源像までの距
   離ｙと、前記第２の光学部材の焦点距離ｆ２と、前記液
   体の屈折率ｎとを設定したことを特徴とする測量機の自
   動傾き補正装置。
2. 【請求項２】 光源と、 自由液面を有する透明な液体が収納された容器と、 前記光源から出射され、前記液体の自由液面を透過する
   光を集光し、光源像を形成する第１の光学部材と、 前記光源像からの光を集光し、前記自由液面を透過した
   光の傾きを変更する第２の光学部材とを備え、 前記光源像の位置を前記第２の光学部材の焦点位置に合
   致させ、かつ前記第２の光学部材から光が鉛直方向へ出
   射されるように、前記光源から前記自由液面までの距離
   ｙ′と、前記第２の光学部材の焦点距離ｆ２と、前記光
   源から前記第１の光学部材までの距離ａと、前記第１の
   光学部材から前記光源像までの距離ｂと、前記液体の屈
   折率ｎとを設定したことを特徴とする測量機の自動傾き
   補正装置。
3. 【請求項３】 前記第１の光学部材が、前記容器の入射
   側又は出射側の壁面を曲面状にして形成されていること
   を特徴とする請求項１又は２記載の自動傾き補正装置。
4. 【請求項４】 前記自由液面を透過して前記光源像へ向
   かう光の一部を取り出す光路変更手段と、その光を受光
   する受光部を有する受光手段と、前記受光手段からの出
   力に基づき、測量機の傾きが補正可能な角度以上のとき
   に警告動作を行う電気回路とを備えていることを特徴と
   する請求項１又は２記載の自動傾き補正装置。