JPH0378566B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は土木、建築構造物の勾配測定及び計画
勾配の基準線をレーザービームで空中描画する施
工治具として使用するレーザ勾配照準器に関す
る。

従来の技術と問題点 この種のレーザ勾配照準器は、水平を含む基準
傾斜面上に載置した照準器本体からレーザービー
ムを照射し、所定距離隔てて置かれたターゲツト
にその投影像を正しく照射することによつて、タ
ーゲツトを置いた面が基準傾斜面と同じ面内にあ
ることが確認できることから、基準面に対する他
の構造物の勾配を認識するものである。

ところで、地下の土木工事等の測定環境の悪い
場所においては、照準器本体を載置すべき基準傾
斜面に部分的に無視できない凹凸がある場合が
多々あり、これを放置して照準すると測定誤差が
生じることになるから、その凹凸による基準面の
誤差をレーザービームの方向を本来の基準傾斜面
に沿うように補正することによつて解消する必要
があつた。

従来のレーザー勾配照準器では、レーザー管及
びビーム・エキスパンダー鏡筒全体か、又はエキ
スパンダー鏡筒を機械的に傾斜させる構成を採用
していたため、外形形状や光学系が複雑になり、
結果として防塵、防水構造の処理や、光軸調整、
及び光軸の安定性等に問題があつた。

問題点を解決するための手段 そこで本発明は、レーザー勾配照準器のビーム
エキスパンダー光軸上に、楔角の等しい２枚の楔
プリズムを、互いに逆方向に等角度で回転可能に
設け、且つ夫々のプリズムを通過するビームの偏
角ベクトル和の水平成分が常に零になるように配
置する一方、前記楔プリズムの少なくとも一方と
連動して回転するカム部材を設けると共に、該カ
ム部材によりビーム光軸に直交する軸を支点とし
てビーム光線の鉛直面偏角と同等の傾斜角で傾斜
する傾斜センサー台を設け、該傾斜センサー台を
基準面として傾斜センサーを取付けてなるレーザ
ー勾配照準器の勾配調整装置を提供しようとする
ものである。

作 用 本発明装置では、基準傾斜面に載置したレーザ
ー照準器のビームエキスパンダー光軸上に占位す
る楔角の等しい２枚の楔プリズムを、互いに逆方
向に等角度で回転駆動すると、両プリズムを通過
したビームはその回転角度に対応して、ビームエ
キスパンダー光軸に対して基準傾斜面に垂直な面
内で偏角し、その照準角度を適正な方向に補正す
ることができ、同時に、プリズムの回転に連動す
るカム部材の回転により傾斜センサー台がビーム
の偏角と同じ角度傾斜そ、傾斜センサーによりそ
の補正角度を測定するこができる。

従つて、従来装置のように、レーザー管及びビ
ームエキスパンダー鏡筒全体や、エキスパンダー
鏡筒そのものを傾斜する必要はなくなり、レーザ
ー勾配照準器は基準傾斜面の部分的な凹凸で傾斜
した状態に載置したままで、器体内部の構成だけ
でビーム光軸の補正ができることとなる。

更に、予め照準器本体のビーム光軸を基準傾斜
面から傾斜して設定し、ターゲツトを照射するこ
とによつて、ターゲツトを基準傾斜面に対して所
定の勾配位置に容易に設定することができる。

実施例 以下図示する実施例により、本発明装置を詳細
に説明すると、第１図において、１は底面を基準
面として基準傾斜面に載置することができるよう
にしたレーザー勾配照準器の器体で、その内部中
央に光軸Ｘが器体１の基準面に平行なるように、
ビームエキスパンダー鏡筒２が設けてある。ビー
ムエキスパンダー鏡筒２には、光軸Ｘに沿つて入
射レンズ３と射出レンズ４が設けてあり、He−
Neレーザー５のビームを直角プリズム６を介し
て受け入れ、射出窓ガラス７から外部に射出する
ように構成してある。８はビームエキスパンダー
鏡筒２と直角レンズ６との光軸Ｘ上に占位するシ
ヤツターで、ソレノイドモーター９により、適宜
に光軸Ｘを開放、遮断し得るように設けてある。

ここで、ビームエキスパンダー鏡筒２の射出す
るビーム光の光軸Ｘ上には、本発明に係る楔角の
等しい２枚の楔プリズム１０，１１が、互いに逆
方向に等角度で回転し、且つ夫々の楔プリズムを
通過するビームの偏角ベクトルの和の水平成分が
常に零に成るように配置してある。実施例の場
合、楔プリズム１０，１１は互いに歯面が相対す
る傘歯歯車を具備するプリズム枠１２，１３によ
り支持され、傘歯歯車に同時に歯合する傘歯車１
４によつて、光軸Ｘを中心に互いに逆方向に等角
度で回転するように構成してある。前記傘歯車１
４はギヤーモーター１５により、正逆微動回転駆
動され、楔プリズム１０，１１を通過するビーム
は、その回転角度に対応してビームエキスパンダ
ー光軸Ｘに対して基準面に垂直な面内で俯抑偏角
し、その照準角度を適正な方向に補正することが
できるように構成してある。

他方、プリズム枠１２にはカム部材１６が連動
して回転するように設けてあり、該カム部材１６
のカム面に、ビームエキスパンダー光軸Ｘに直交
する軸１７を支点として俯抑する傾斜センサー台
１８の先端部が当接して、前記楔プリズム１０，
１１の正逆回転により偏角するビームの傾斜角度
と一致する俯抑角度で傾斜センサー第１８が傾斜
するように構成してある。そして、傾斜センサー
台１８には傾斜センサー１９が設けてあり、傾斜
角度に対応した電圧を出力し、その出力をAD変
換、演算回路を介してデジタル信号とし、器体１
の後壁等に設けたパネルメーター２０の傾斜角度
値を表示するよに構成してある。

尚、前記楔プリズム１０，１１のギヤーモータ
ー１５及びシヤツター８のソレノイドモーター９
の駆動操作は器体１の外部に設けたスイツチの操
作で行うことができることは勿論である。また、
シヤツター８は、傾斜微動補正の作動中や傾斜角
度の検測が不安定な時、レーザービームをウイン
カーして不安定状態を受光側に警告したり、測定
範囲外に射出する不要なレーザー光を遮断するス
トツパーとして機能するものである。

上記の実施例の構成における作動原理を以下に
説明する。

楔角の等しい２枚の楔プリズムを互いに等角に
逆回転し、夫々のプリズムを通過する光を、夫々
の通過光の偏角ベクトルの絶対和が最大偏角とな
るように走査し、該光を楔プリズムの回転に対応
して一方に偏角し得ることは従来から良く知られ
ている。

即ち、この夫々のプリズムによる光の偏角ベク
トルの対称中心線を鉛直線に一致せしめて水平成
分を打消すと、２枚の楔プリズムを通過するビー
ムは鉛直面上の偏角光のみとなる。各々の楔プリ
ズムによるビームの偏角αは、楔角δが小さい場
合、sinδ＝δとみなすことができ、第２ａ図に示
す如く、 sinα＝（Ｎ−１）sinδなる関係から、 α＝（Ｎ−１）δ …… なる偏角を持つこととなる。ここでＮはプリズム
の屈折率で一般にＮ≒1.5であるとすると、式
は、 α≒δ／２ …… となり、従つて、２枚の楔プリズムの回転による
通過光は、式の絶対値を持つ偏角ベクトルの回
転として考えることができる。

ここで、第２ｂ図示の如く、それぞれの楔プリ
ズムの回転角が等角逆回転ゆえに、今、その回転
角がθ，−θ，とすれば、一方の偏角ベクトルの
水平成分halと、垂直成分valは、 hal＝αcos（θ），val＝αsin（θ） であり、他方の偏角ベクトルの水平成分ha2と、
垂直成分va2は、 ha2＝αcos（π−θ）＝−αcos（θ）， va2＝αsin（π−θ）＝αsin（θ） であり、両者の合成和の水平、垂直成分Ha，Va
は Ha＝hal＋ha2 ＝αcos(θ)−αcos(θ)＝０， Va＝val＋va2＝2αsin（θ） 即ち、式から、 Va≒δsin（θ） …… となる。

このビームの勾配Vaと同一の傾斜を傾斜セン
サーに持たせる為に、少なくとも一方の楔プリズ
ムと同期して回転するカム部材から間隔Ｌの位置
に支点軸Ｏを置く傾斜センサー台を設けるとする
と、第３図に示す如く、楔プリズムと一体的に回
転するカムの回転角半径（カム中心から傾斜セン
サー台接点までの距離）をＲ、センサー台の傾斜
角をβ、傾斜角β＝０のときカムの基準半径をＤ
とすると、 β＝tan−１｛（Ｒ−Ｄ）／Ｌ｝ ≒（Ｒ−Ｄ）／Ｌ …… 式から、Va≒δsin（θ）であり、且つβ＝
Vaであれば良いから式は、 （Ｒ−Ｄ）＝Lδsin（θ） となり、従つて、 Ｒ＝Ｄ＋Ｌ δsin（θ） …… となる。

上式を満足するカム部材とプリズムとの連動
回転によつて傾斜センサー台は射出光ビームの勾
配と平行な傾きを保つこととなる。

効 果 以上の通り、本発明に係るレーザー勾配照準器
の勾配調整装置によれば、レーザー勾配照準器の
ビームエキスパンダー光軸上に、楔角の等しい２
枚の楔プリズムを、互いに逆方向に等角度で回転
可能に設け、且つ夫々のプリズムを通過するビー
ムの偏角ベクトル和の水平成分が常に零になるよ
う配置する一方、前記楔プリズムの少なくとも一
方と連動して回転するカム部材を設けると共に、
該カム部材によりビーム光軸に直交する軸を支点
としてビームの鉛直面偏角と同等の傾斜角で傾斜
する傾斜センサー台を設け、該傾斜センサー台を
基準面として傾斜センサーを取付けてなる構成を
有するから、従来装置のように、レーザー管及び
ビームエキスパンダー鏡筒全体や、エキスパンダ
ー鏡筒そのものを傾斜する必要がなくなり、外形
形状や光学系を簡素にし、結果として防塵、防水
構造の処理や、光軸調整、及び光軸の安定性等の
問題を解消し、レーザー勾配照準器は基準傾斜面
の部分的な凹凸で傾斜した状態に載置したまま
で、器体内部の構成だけでビーム光軸の補正がで
きる効果があり、更に、予め照準器本体のビーム
光軸を基準傾斜面から傾斜させてターゲツトを照
射することが簡単にできるから、ターゲツトを基
準傾斜面に対して所定の勾配位置に容易に設定す
ることができる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例をその要部を縦
断して示す概略側面図、第２ａ図、第２ｂ図及び
第３図は本発明装置の作動原理を説明する説明図
である。 １……器体、２……ビームエキスパンダー鏡
筒、３……入射レンズ、４……射出レンズ、５…
…He−Neレーザー、６……直角プリズム、７…
…射出窓ガラス、８……シヤツター、９……ソレ
ノイドモーター、１０……楔プリズム、１１……
楔プリズム、１２……プリズム枠、１３……プリ
ズム枠、１４……傘歯車、１５……ギヤーモータ
ー、１６……カム部材、１７……（支点）軸、１
８……傾斜センサー台、１９……傾斜センサー、
２０……パネルメーター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レーザ勾配照準器のビームエキスパンダー光
   軸上に、楔角の等しい２枚の楔プリズムを、互い
   に逆方向に等角度で回転可能に設け、且つ夫々の
   プリズムを通過するビームの偏角ベクトル和の水
   平成分が常に零になるように配置する一方、前記
   楔プリズムの少なくとも一方と連動して回転する
   カム部材を設けると共に、該カム部材によりビー
   ム光軸に直交する軸を支点としてビームの鉛直面
   偏角と同等の傾斜角で傾斜する傾斜センサー台を
   設け、該傾斜センサー台を基準面として傾斜セン
   サーを取付けてなるレーザー勾配照準器の勾配調
   整装置。