JPS59153111A - 水平光線旋回装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 従来の水準観測は気泡管式水準儀又は自動水準儀を用い
測点に据えた標尺方向を規準しその目盛を読み取って高
低差を求める方法が一般的である。

本発明の水平光線旋回装置は第１図に示すように本体１
から発射される水平光線Ｈ，）（’をプリズム装置２で
回転させ観測点に据えられた標尺３の前面に取付けられ
た光′厄検出器５（以下検出器という）を上下させて照
射光線Ｈの中心を求め、その時の標尺の目盛４を指標６
により読取るもので、本装置を用いる場合は本体側の観
測者は不要で標尺側で検出器ケ上下させて目盛を読むだ
けでよい。

従って、従来の水準観測に於いては本体側の観劇者と標
尺７持つホールマンの二人の観測者を必ず必要としたが
、本装置による水準観測では標尺を持つボールマン−人
でよいばかりか、水平光線が旋回する面内のいずれの観
測点でも標尺を移動させて多数の観測ができるため測量
コストを大巾に低下させることができる利点がある。

しかし従来の水平光線旋回装置は本体が地盤振動や据付
誤差により水平面が変化するため本体全体を直交２方向
で電気水準器とサーボ機構で自動水準化させているが、
これ等の機構は温度変化や運搬時の衝撃で水準光軸が狂
いやすく本格的な実用化の域に達していない。又、発射
光は赤外光線を用〜・ているものが多（ポールマンはこ
の不可視光線を確認できず手さぐりで検出器乞上下させ
て水平光線の高さをさがすため観測に手間がかかる等の
欠点があった。

本発明は以上の欠点を全面的に解決した水平光線旋回装
置を提供するもので、その原理、構造を以下図面につい
て説明する。

第２図に於いて鉛直光軸■、■上に固定された焦点距離
ｆの送光レンズＬ１の焦点面Ｆに第４図に示すような直
交２方向にベアリング１８で夫々支えられたジンバル軸
１６．１７を設けて、振子筒１９を懸架し、振子筒の下
端に送光レンズ斗と同一焦点距離ｆの補償レンズＬ２を
固着しＬ２の焦点が前記送光レンズＬ、の焦点Ｆとジン
バル軸の交点と一致するようにし補償レンズＬ２は直交
２方向に対して振揺自在な構造の振子で支えている。補
償レンズの鉛直下方にはコリメーターレンズＬ３があり
、その焦点に置かれた可視光発光ダイオード７の光を平
行光束として補償レンズに入射させる。

第３図は本装置がジンバル軸１７を中心に成る小さな角
αに傾いたときの光学系の状態な示すものである。

このとき光軸はｖ’、ｖ’となり送光レンズＬ、はΔＳ
、　＝　ｆ・αだけ水平右側方向に移動するが、補償レ
ンズＬ２はジンバル＠Ｆから吊られているため移動せす
、本体の傾斜に無関係に元の位置にある。

下部の発光ダイオードを有するコリメーターレンズ系は
本体に固定されているためコリメーターからの平行光束
はα角佃いて補償レンズに入射する。コリメーターレン
ズＬ３からの平行光束は補償レンズＬ２により集光され
その焦点面にΔ、＝Ｆ・αだけ右側に移動した位置に焦
点を結ぶがムＳ、＝ムＳ２である、ため送光レンズＬ１
の鉛直真下の焦点位置に合焦するためこの光束が送光レ
ンズを出射するときは再び光軸は鉛直となる。

これ等の動作は振子筒１９が直交２軸で振揺可能に吊ら
れているため装置が紙面内又は紙面と直角方向のいずれ
の方向に傾いても送光レンズから出射される光束は鉛直
方向を保つ。送光レンズ１の上部には第４図に示すよう
に光軸を直角偏角させる二面反射プリズム１０があり鉛
直光束を水平方向に偏角させるが出射窓ガラスを兼用し
た光学楔１１を回転することにより二面反射プリズムの
偏角が正確な９０°からの製造上の誤差を修正している
。二面反射プリズム１０と光学楔１１は一体のプリズム
枠２に収容し下部の回転軸の外周に設けたプーリー１２
とモーター１５のプーリー１３をベルト１４を介して回
転駆動し水平光束を水平面内で旋回させる。このとき直
角偏角は２つの反射面を有するプリズムであるため回転
軸の若干のフラツキに対して偏角９０°は貧化しない。

前述させる装置に使用している光源には可視光発光ダイ
オードを使用しているため本体から１００〜２００ｍは
なれてもその光束を肉眼で確認できるが、光源直径略０
，１ｍｍであるため若し送光レンズの焦点距離を１ｏｏ
ｍｍとすれば１００ｍ離れた地点の水平巻束の直径φ、
はφ、＝１００ｍ×０１／１ｏｏ−１０ｃｍとなるため
この可視光束を使って精密な水準観測をすることはでき
ない。

そこでコリメーターレンズＬ、と可視発光ダイオード７
の像空間にダイクロイックプリズム９を配置しダイクロ
イックプリズムの直角反射光軸上の反射点から可視光発
光ダイオード７までの距離と等しい距離位置に光源直径
の小さい不可視光（赤外）発光ダイオード８又はレーザ
ダイオードを置き可視光（波長５００〜６００μｍ）と
不可視光（波長るため水平旋回光束は可視光と不可視光
が同一光軸上で同時旋回する。

赤外線発光ダイオード又はレーザダイオードの発光源の
直径は一般に０．００２〜０．０２　ｒｕｍであるため
若し０．０１　ｍｍ　の光源直径の赤外線発光ダイオー
ドを用いれば前述と同一の焦点距離の送光レンズを用い
て１００ｍ離れた地点に投射した光束直径φ２は００１
　　　− φ２　”　１００７ＦＩ　Ｘ　　／１０　ｍｍ　　とな
り光電検出器に００− より中心位置を１　ｍｍ以下の精度で測定することがで
きる。

コリメーターレンズＬ３は水平面の一方向のガイド２２
によりマイクロネジ２３により微少移動させればコリメ
ーターからの出射光束暑僅かに傾斜させることができる
ため、水平光線の旋回面も自動水準作用乞動作させなが
ら傾斜させて排水勾配〜１０ として、例えば０／１ｏｏｏ勾配乞マイクロメーター目
盛により与えることができる。

更に本装置は地盤の振動やモーターの回転から受ける振
動に対して振子筒１９を制動させねばならないため振子
筒下部の外周に純銅から成る制動円板２０乞装着し、直
交２方式の外周４箇所に無接触でマグネット２１．２１
’により強力な電磁制動をかけ外部からの振動に対して
極めて安定に鉛直状態を保つようにしである。

尚、本発明装置の光源にガスレーザーの光束を集光し、
その焦点を発光ダイオードの光源位置に一致するように
構成しても同一の動作をする。

以上説明したように本発明。の水平光線旋回装置は従来
装置全体を電気制御回路とサーボ機構により自動水準作
用させていた方式に比べ新しい光学的条件の導入により
、単に補償レンズを吊るだけで直交２方向の自動水準作
用を実現させているため構造が簡単でコストが安いはか
りでなく、温度の大きな変化や各種の振動に対して従来
の測量用自動水準儀と同等の安定度を有し、且つ光束の
細い測定用の不可視赤外光と肉眼嫉視用の可視光を同時
旋回させているため旋回水平面の確認が容易であるため
測量作業の効率を大巾に向上させる特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は水平光線旋回装置による水準測量の一実施例２
示す略図。 第２図、第３図は自動水準作用の原理を示す光、　略図
。 第４図は本発明水平光線旋回装置の構造を示す断面略図
。 符号の説明 １・・・本体、２・プリズム装置、３・・標尺、４・・
・標尺の目盛、５・・・光電検出器、６・・・指標、７
・・・可視光発光ダイオード、８・・不可視光（赤外）
発光ダイオード又はレーザダイオード、９・・・ダイク
ロイックプリズム、１０・・二面反射プリズム、１１・
・光学楔、１２・・プリズム枠プーリー、１３・・モー
ターブーＩＪ−１，１４・・ベルト、１５・・・モータ
、１６．１７・・ジンバル軸、１８・・ベアリンク、１
９・振子筒、２０・・・純銅製制動円板、２１・・・マ
グネット、２２・・ガイド、２３・・マイクロネジ、Ｌ
ｌ・送光レンズ、Ｌ２・・補償レンズ、Ｌ３・・・コリ
メーターレンズ、Ｆ・・・送光レンズの焦点面、ｆ・・
・Ｌ、　、　Ｌ２の焦点距離、Ｆ（、Ｈ’・・水平光線
、ｖ　、　ｖ′＋・・・鉛直光軸ｖ’、ｖ’・・傾いた
鉛直光軸、α・・小さな傾き才１１目 第２−１月　　　　　　ｆ３＋幻

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光軸を鉛面に支持した送光レンズの焦点面ＶｃＸ、Ｙ２
   方回に振揺自在なジンバル軸を設け、該ジンバル軸に慾
   架さｄた振子筒に前記送光レンズと同一焦点距離の補償
   用レンズをその焦点が送光レンズの焦点と一致するよう
   に構成し、補償用レンズの下方から鉛直方向にコリメー
   ターレンズを設け、この焦点に可視光発光ダイオードを
   置き発光光束を平行光束として投光−、コリメーターレ
   ンズと可視光発光ダイオードの像光間にはダイクロイッ
   クプリズムを設け、反射光軸上にはプリズムの反射点と
   司視光発元ダイオードとの距離と等しい位置に光源直径
   の小さい不可視光発光ダイオード又はレーザダイオ−ド
   ラ装置し、前記送光レンズから発射される平行光束は２
   面反射プリズムにより正確に水平方向に偏角せしめ、該
   ２面反射プリズムをモーターにより回転させて水平光束
   ヲ旋回せしめ、コリメーターレンズを水平面の一方向に
   マイクロ装ｆＫより移動せしめることにより水