JPS6340808A - 自動垂直装置及び自動水平施回装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は建築、土木の工事分野に於いて垂直点の測定及
び水平面の設定に利用する自動垂直装置及び自動水平旋
回装置に関するものである。

従来の技術 古くから垂直観測又は水準観測は気泡管により垂直長又
は水準儀を水平に据え本体に実装された望遠鏡の光軸を
垂直又は水平にして眼視により観測していた。しかし最
近では水平面を自動的に決定する自動水平旋回装置が開
発された。

現在の自動水平旋回装置は集光レンズと発光源から成る
垂直光軸を有する望遠鏡を有しその集光レンズ又は発光
源を集光レンズの焦点距離と等しい長さの吊線で吊って
本体の代かな傾きに無関係に光軸が垂直になるようにし
、集光レンズの上部に五角プリズムを配置して光軸を水
平に曲げ、これを回転させて自動水平旋回装置を構成し
ていた。

発明が解決しようとする問題点 ところでこのような従来の技術に於いて集光レンズを吊
る方式は集光レンズの焦点距離と等しい長さの吊線で吊
ることが自動補償作用を満足させる必要条件であるため
吊子の安定性や制動条件を得る振子長以上に集光レンズ
の焦点距離を長くできず結果的に集光レンズの焦点距離
は短焦点のため水準又は垂直精度が悪い欠点があった。

又光源を吊る方式も集光レンズの焦点距離と等しい長さ
の振子長となるため短焦点で精度が悪いばかりか、吊線
を用いて光源の電流を供給するため振子全体を絶縁する
必要があり構造が複雑で製造コストが高くなり故障の発
生率が高い欠点があった。

以上述べた如〈従来製品は集光レンズの焦点距離が短く
高精度が得られず、振子機構が複雑なため故障が多い問
題点があったため本発明は直角プリズムを吊る新しい光
学機構により集光レンズの焦点距離を２倍にのばし単純
な振子の懸架方式により直交２方向の自動補償を実現す
るように考案したものである。

問題点を解決するための手段 この発明は前記問題点を解決するものであって以下にそ
の内容を実施例に対応する図面について説明する。

第１図に於いて垂直な光軸ｖ　、　ｖ’を有する集光レ
ンズ１の下方に集光レンズの焦点用ｆａＦの略匙の位置
に二面反射直角プリズム２の直角稜線が下方になるよう
にして振子台４に取付は二面反射直角プリズムの反射光
軸上の焦点位置に発光源３を集光レンズ１と共に本体７
に固定する。

振子台４は第３図及び第４図に示すように、上方の本体
γの吊点５及び５′で夫々交叉し下方に開く２組の吊線
８，８′及び９，９′で吊るが吊線の垂直長しは焦点距
離Ｆの３とする。

又吊線８と９は平行であり二面反射直角プリズムの入射
出光軸を含む面は左右の吊点５，５′を含む面と平行で
ある。

以上の構造により振子長しの振子を用いても光路長は振
子長の°２倍になるから集光レンズの焦点距離は従来の
自動垂直装置又は自動水平旋回装置ヒ 垂比較して精度を２倍に向上させることができる。］作
　　　　　　　　用 以上の光学系による装置が第２図に示すように、二面反
射直角プリズム２が本体に固定されたまま小さな角０傾
斜したとすれば発光源３の虚像点は集光レンズ１と二面
反射直角プリズムの第１反射点２′を結ぶ直線延長上の
焦点位置３′にあり、垂直線ｖ　、　ｖ’からの変位量
Ｓ１はＳ、＝Ｆ・θとなる。

しかし本発明は第３図のように二面反射直角プリズム２
を上部吊点５，５′から前記プリズムの取付台４を上部
吊点と同一間隔の支持点６，６′で平行に吊り吊線の垂
直長しは焦点距離の垢としであるため装置が紙面と平行
なＸ方向に傾いた場合、二面反射直角プリズムの第１反
射点２′は常に垂直光＠ＢＶ、Ｖ’に移動し、且つ他の
反射点も同一量移動しているから光軸の全移動量Ｓ＝そ
・Ｓ２＝そ化・θ＝Ｆ・θとなり、本体にプリズムが固
定されたときの光源の移動量ｓ　Ｉと全く等しくなり発
光源からの光は本体が傾いても常に垂直に発射される。

尚プリズム２は直角二面反射であるため、その入射出面
が傾斜しても入射光と射出光は平行で垂直である。

又第４図は振子のＹ方向の断面構造を示すもので、振子
は上部吊点５を支点とする自由振子であるから振子に取
付られた二面反射直角プリズムの反射面は本体の傾きに
無関係に常に水平を保つから反射光軸も垂直を維持する
。

以上の作用により本発明垂直装置は、直交２方向のいず
れの方向に本体が傾いても自動的に光軸を垂直に補償す
る。

実　　　施　　　例 以下、本発明の一実施例を図面について説明する。

第１図は集光レンズ１の光軸ｖ　、　ｖ’が垂直になる
ようにして前記集光レンズ１の焦点距離Ｆのとの下方位
置に二面反射直角プリズム２の直角稜線が下方になるよ
うにして置き、反射光軸上の焦点位置に発光源３を置い
て発光源からの光束が集光レンズ１を経て垂直上方に発
射させる。第２図はこれ等光学素子が本体に固定され、
集光レンズ１を中心にθ角傾斜したとき発射光束もθ角
傾いて発射されることを示したものである。

第３図、第４図は前記光学系の二面反射直角プリズム２
を振子台４に直角稜線が下方になるようにして取付け、
上部吊点５，５′から２本の吊ｉｓ８．８′及び９，９
′を夫々下方に開くようにして振子台４を吊った状態を
示す正面図及び側面図を示すものである。振子台の支持
点６，６′及び６“、６／ｌ／の間隔は上部吊点の間隔
５，５と等しく平行であり吊線の垂直長しは集光レンズ
１の焦点距離の匙に定める。

以上の構造による振子を用いた場合本体がＸ方向にθ角
傾いたときは振子は平行四辺形を保ちながら二面反射直
角プリズム２の第１反射点２′は常に垂直光軸ｖ　、　
ｖ’上にあり発光源３からの発射先方 は集光レンズを経て常に垂直唄二発射される。

又本体がＹ方向に傾斜した場合は振子台４は上部吊点５
の１点で支持された自由振子であるため第１、第２の反
射面は常に水平を保持するため発光源３から垂直に入射
した光束は垂直に反射される。

従って本発明の光学系及び振子装置を用いるときに、本
体が直交２方向のいずれの方向に傾斜しても光源３より
の出射光は集光レンズを経て垂直上方に出射される。

尚振子台４を制動するために下部には支持台１０を経て
純銅から成る制動板１１を取付は円醐２〜４箇所に磁石
１２　、１２’を配置して磁気制動を行う（本発明者の
考案　実用新案出願公告昭４８−２４２．６９による）
。

第５図は本発明垂直及び水平旋回装置を実際に構成する
場合の一実施例で集光レンズ１の垂直下方に振子台に固
定された二面反射直角プリズム２を焦点距離のんの長さ
の振子で吊り、反射光軸を直角プリズム１３で側方に曲
げ直角プリズムの反射点からみて焦点位置と共範点に光
源３“を上下左右に調整可能な機構により支持し、垂直
光軸Ｖ。

Ｖ′を含む軸上で本体が回転できる回転軸１４．１５に
より支持し、この回転軸を直交４方向に回転させたとき
垂直上方の投影点が移動する量を検知してこれが一点で
移動しないように光源位置を上下方向に調整して絶対垂
直光軸を決定できるようにしたものである。

又自動水平節回装置として使用する場合は、集光レンズ
１の上部に五角プリズム１６を設けこれを垂直軸ｖ　、
　ｖ’のまわりにモーターにより回転させ光束を水平面
内で節回するようにすればよい。

発明の効果 以上述べたように本発明は上部吊点で交る２本の吊線２
組で二面反射直角プリズムを吊るだけの構造で直交２方
向の傾斜に対して自動的に垂直を補償する作用を有し構
造が簡単で製造コスｊ・が安いばかりか、振子長の２倍
の焦点距離の集光レンズが使用できるため垂直及び水平
精度を従来の製品の２倍に向上できる大きな特長を有し
、垂直光軸上に回転軸で装置全体を支持することにより
、絶対垂直又は水平を現場に於いても容易に調整できる
と共に同一構造で回転三角プリズムを装着するだけで自
動水平節回装置として使用することもできる多くの利点
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学的構造を示す原理図、第２図は本
装置が小さな角傾斜したときの光学作用を示す原理図、
第３図及び第４図は振子機構の正面図及び側面図、第５
図は本発明装置の光学系及び機構の全体構成を示す１実
施例である。 １・・・集光レンズ、２・・・二面反射直角プリズム、
３・・・発光源、４・・・取付台、５，５′・・・上部
吊点、６．６・・・取付台吊線支持点、７・・・本体、
８．８’、９．９’・・・吊線、１０・・・支持台、１
１・・・制動板、１２．１２’・・・磁石、１３・・・
直角プリズム、１４．１５・・・回転軸機構、１６・・
・五角プリズム、Ｆ・・・集光レンズの焦点距離、Ｌ・
・・吊線の垂直長さ、θ・・・本体の傾き、Ｓ、・・・
本体が傾いたときの光源の移動量、Ｓ２・・・本体が傾
いたときのプリズムの移動量、ｖ　、　ｖ’・・・垂直
線、Ｈ・・・水平線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部吊点で交叉し下方に開く２本の吊線から成る左右平
   行な２組の吊線で二面反射直角プリズムの直角稜線が下
   方になるようにして取付けた取付台を吊り、振子の吊線
   の垂直長は集光レンズの焦点距離の１／２になるように
   し、二面反射の二つの垂直光軸の一方の上部に集光レン
   ズを、他方の垂直光軸上の焦点位置又は直角プリズム等
   で曲げた光軸上の焦点共範位置に発光源を配置し、装置
   全体は集光レンズの中心を通る垂直光軸で回転できる回
   転軸で支持して自動垂直装置を構成し本自動垂直装置の
   集光レンズ上部の垂直軸のまわりに回転できる五角プリ
   ズムを配置して自動水平旋回装置を構成した自動垂直装
   置及び自動水平旋回装置。