JP4416925B2 - 位置測定設定システム及びそれに使用する受光センサ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光源を回転させながらレーザ光を照射することにより、水平基準面に対して所定の角度傾斜した傾斜平面を形成可能な位置測定設定システムと、それに使用する受光センサ装置とに関するものである。また、本発明による位置測定設定システムによって、基準点、基準線、測定基準平面も形成することができる。
【０００２】
【従来の技術】
広範囲に亘る水平な基準レベルを作るために、光学式レベル装置に代わって回転レーザ装置が使用されるようになってきた。
近年、高さ方向の測定、特に基準高さに基づいてライン及び平面等を形成するために回転レーザ装置が使用されている。この回転レーザ装置はレーザ光線を水平方向に照射しながら回転し、往復走査し、又は停止することによって、回転基準面、部分的な基準ライン、基準面、基準線、又は基準点等を形成するものである。
【０００３】
回転レーザ装置は、例えば、建築物の内装工事で窓枠の位置出し等の基準水平ラインを形成するものとして、更に土木工事に於いては盛土を行ない、切土面を形成する為の基準水平面を形成するものとして使用される。更に、回転レーザ装置は階段等の傾斜設定での基準点の設定等にも利用されており、１方向、或いは、２方向に傾斜させた基準平面を形成することができるものもある。
【０００４】
傾斜基準面を形成することができる従来の回転レーザ装置として特開平６−２６８６１号公報に開示されたものがあり、この従来の回転レーザ装置の構成及び作用を以下に略述する。
【０００５】
図２４を参照すると、回転レーザ装置９５１はケーシング９０１とレーザ投光器９０３とを有する。切頭円錐形の凹部９０２がケーシング９０１の上面中央に形成される。レーザ投光器９０３が凹部９０２の中央を上下方向に貫通する。レーザ投光器９０３はレーザ投光器９０３の中間部に設けられた球面座９０４を介して傾斜することができるように凹部９０２に支持される。ペンタプリズム９０９を取り付けた回転自在な回転部９０５がレーザ投光器９０３の上部に設けられる。回転部９０５は走査モータ９０６によって駆動ギア９０７、走査ギア９０８を介して回転駆動される。
【０００６】
２組の傾斜機構（一方のみ図示する）がレーザ投光器９０３の周囲に設けられる。一方の傾斜機構９１０は傾斜用モータ９１１と、傾斜用スクリュー９１２と、傾斜ナット９１３とを備える。傾斜用スクリュー９１２は駆動ギア９１４、傾斜用ギア９１５を介して傾斜用モータ９１１によって回転駆動される。レーザ投光器９０３は傾斜用アーム９１６を介して傾斜ナット９１３に連結される。傾斜用スクリュー９１２の回転により傾斜ナット９１３が上下動し、それによりレーザ投光器９０３が傾斜する。
【０００７】
２つの固定傾斜センサ９１８及び９１９が、レーザ投光器９０３の中間部において、回転部９０５の回転軸線と直交する平面上に取り付けられる。一方の固定傾斜センサ９１８は傾斜用アーム９１６と平行に設けられ、他方の固定傾斜センサ９１９は傾斜用アーム９１６と直角をなす方向に設けられる。ピボットピン９２１を設けたフランジ９２０がレーザ投光器９０３の下端に固着される。ピボットピン９２１の上端は、角度設定傾斜角センサ９２９及び角度設定傾斜角センサ９３０を設けたＬ字形の傾斜基板９２２を回動可能に一点支持する。角度設定傾斜角センサ９２９は固定傾斜角センサ９１８と同方向に取り付けられ、角度設定傾斜角センサ９３０は固定傾斜角センサ９１９と同方向に取り付けられる。傾斜基板９２２は２組の傾斜設定機構（一方のみ図示する）に連結される。
【０００８】
一方の傾斜設定機構９２５は、傾斜角設定モータ９２６と、傾斜角設定モータ９２６により回転される傾斜設定スクリュー９２７と、傾斜設定スクリュー９２７に螺合するナットブロック９２８とを有する。傾斜基板９２２の一端がナットブロック９２８に係合している。傾斜角設定モータ９２６を駆動することによって傾斜設定スクリュー９２７を介してナットブロック９２８を上下させ、傾斜基板９２２を傾斜させることができる。
【０００９】
レーザ光線投光器（図示せず）、及びレーザ光線投光器から発せられるレーザ光線を平行光線にするコリメートレンズ等を含む投光光学系（図示せず）が、レーザ投光器９０３の内部に内蔵されている。投光光学系からのレーザ光線はペンタプリズム９０９によって水平方向に偏向され、投光窓９３１から照射される。
【００１０】
次に、この回転レーザ装置の作動について説明する。傾斜角の設定は傾斜設定機構９２５により行なう。最初に、傾斜機構９１０を作動させて固定傾斜センサ９１８、固定傾斜センサ９１９が水平を示すように調整する。次に、傾動角設定モータ９２６を駆動し、傾斜設定スクリュー９２７を回転させてナットブロック９２８を昇降させ、傾動基板９２２を所望の設定角ηと逆の方向に、フランジ９２０に対して角度ηだけ傾斜させる。この傾斜角ηは、傾動角設定モータ９２６に連結したエンコーダ（図示せず）等により検出する。
【００１１】
次に、傾斜機構９１０を駆動して傾動基板９２２が水平を検出するようにレーザ投光器９０３を傾斜させる。この状態でレーザ投光器９０３の光の射出方向は水平面に対して設定角ηだけ傾斜する。レーザ光の射出方向の傾斜角を設定した後、ペンタプリズム９０９で回転部９０５の回転軸線に直交する方向に偏向されたレーザ光線をレーザ投光器９０３より照射し、回転部９０５を回転させ、或いは、回転部９０５を所定角度の範囲で往復走査させることにより、傾斜した基準面を形成することができる。
【００１２】
一方、特開平１１−９４５４４号公報には、レーザビームを回転照射するレーザ装置と施工高さ表示装置とからなる、施工高さ表示装置及び施工高さ設定装置が開示されている。この施工高さ設定装置は、レーザ装置から照射されたレーザ光線を施工高さ表示装置で受けることによって、レーザ装置から表示装置までの距離、及び表示装置からレーザ光線が照射されている基準水平面までのずれを検出して、所望の施工高さを測量するものである。
【００１３】
特開平１１−１１８４８７号公報には、レーザ装置と組合せて使用される、傾き角センサを内蔵した基準照射光検出装置が開示されている。
特開平７−２０８９９０号公報には、複数の平面光を回転しながら照射する照射手段と、複数の返光手段とを有する三次元座標測定装置が開示されている。この三次元座標測定装置は、照射手段が照射した光を複数の返光手段によって反射させ、その反射光を前記照射手段によって受けることによって反射手段の三次元座標を測定する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の回転レーザ装置では、傾斜平面を形成するために、レーザ投光器９０３を自在に傾斜することができるように支持し、それを２方向に傾斜させるための２組の傾斜設定機構が必要である。２つの固定傾斜センサ９１８、９１９及び２つの角度設定傾斜センサ９２９、９３０を必要とし、加えて、２組の傾斜設定機構を駆動制御するための制御回路が必要になる等機構が複雑であり、その為、製作コストがかかるという課題がある。更に、上記従来の回転レーザ装置では、１つの基準面が形成されるだけであるので、水平基準面と傾斜基準面とを同時に形成することができず、及び水平基準面と傾斜基準面との相対関係を計測することができず、或いは、傾斜角度の異なる２つの傾斜基準面の相対関係を計測することができないという課題があった。
【００１５】
また、特開平７−２０８９９０号公報に開示された三次元座標測定装置では、返光手段が反射した光が照射手段に確実に戻るように、返光手段の角度を正確に調整しなければならないという課題がある。更に、設定した基準面を形成するには返光手段を移動させる必要があり、また、測定値の読取りは照射手段において行わなければならないので、測定装置の操作を１人では行えないという不都合もある。
【００１６】
本発明はかかる実情に鑑み、レーザ投光器を傾斜させることなく、また受光器を精密に位置決めすることなく、任意傾斜面及び任意の高さの水平基準面を同時に形成計測可能とした位置測定設定システムを提供しようとするものである。
【００１７】
【発明の目的】
本発明の目的は、簡単な機構で水平基準面及び複数の傾斜平面を同時に形成することができる位置測定設定システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、１人でも容易に操作をすることができる位置測定設定システムを提供することにある。
本発明の更に別の目的は、簡単な機構で水平基準面及び傾斜基準面を同時に形成することができる受光センサ装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高低角と水平角の情報を伝達する手段を有する本体、および、仮想面を設定する仮想面設定機能を有し、前記本体から伝達された情報をもとに前記仮想面に対する高低角差を表示もしくは出力する受光センサ装置から構成されるシステムである。
また、高低角の情報を伝達する手段が、回動する扇状のレーザ光であり、水平角の情報を伝達する手段が、回動部に設置されたエンコーダと、前記エンコーダから検出されるデータを通信手段により受光センサ装置に伝達することにより形成されるのが良い。
通信手段が光通信、又は通信手段が電波による通信であるのが良い。
受光センサ装置における受光部は、鉛直角の検出部と光通信の受光部とを兼用しても良く、受光部は、集光手段を有してもよい。
また、扇状のレーザ光は、実質上３本以上であり、高低角の情報を伝達する手段が、受光センサ装置に伝達されるエンコーダからのデータと、回動する扇状のレーザ光との関連により伝達されるのが良い。
【００１９】
これらの構成により、回転レーザ装置が射出した複数の扇状ビームを受光センサ装置の受光部が受光し、前記受光センサ装置は扇状ビームの受光状態、例えば、扇状ビームの検出時間間隔に基づいて、受光センサ装置が配置された位置の高低角度を計算する。更に、回転レーザ装置に設けられた回転角度位置送信手段が受光センサ装置の受信手段に回転角度位置を送信し、受光センサ装置は送信された回転角度位置に基づいて、受光センサ装置が配置された位置を計算する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の位置測定設定システムを図面に基づいて説明する。
（１）第１の実施形態
（１．１）位置測定設定システムの全体構成
最初に、本発明による位置測定設定システムの概略構造を説明する。図１に示すように、本発明による位置測定設定システム１００は回転レーザ装置１５１と受光センサ装置１５４とを含む。回転レーザ装置１５１は３つの扇形のレーザビームである扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ及び１５３を射出ながら点Ｃを中心にそれらの扇状ビームを回転させる。図２に示すように、扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂは水平面に対して垂直な方向で射出され、扇状ビーム１５３は水平面に対して角度θをなして射出される。また、扇状ビーム１５３と水平面との交線は、扇状ビーム１５２ａと扇状ビーム１５２ｂがなす角を２等分する。即ち、前記交線と扇状ビーム１５２ａとのなす角、及び前記交線と扇状ビーム１５２ｂとのなす角は夫々等しく、δである。３つ扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３はこのような関係を保ちながら回転するので、扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３は時間差をもって受光センサ装置１５４を横切る。本実施形態はこの時間差を基に受光センサ装置１５４と点Ｃとを結ぶ直線と、水平面とのなす角度γを測定するように構成する。なお、本明細書では、角度γを高低角度と呼ぶ。
【００２１】
（１．２）回転レーザ装置
（１．２．１）３つの扇状ビームレーザ光を射出する回転レーザ装置
次に、３つの扇状ビームレーザ光を発しながら鉛直軸線を中心に回転する回転レーザ装置を説明する。
図３に示すように、本発明による回転レーザ装置１５１はケーシング１０１と、レーザ投光器１０３とを有する。切頭円錐形の凹部１０２がケーシング１０１の上面中央に形成される。レーザ投光器１０３が凹部１０２の中央を上下方向に貫通する。レーザ投光器１０３は傾斜することができるように、球面座１０４を介して凹部１０２に支持される。ペンタプリズム１０９を有する回転自在な回転部１０５がレーザ投光器１０３の頭部に設けられる。回転部１０５は走査モータ１０６によって駆動ギア１０７、走査ギア１０８を介して回転駆動される。
【００２２】
回転レーザ装置１５１は、レーザ投光器１０３の周囲に設けられた２組の傾斜機構を有する（一方のみ図示する）。一方の傾斜機構１１０は傾斜用モータ１１１と、傾斜用スクリュー１１２と、傾斜ナット１１３とを有する。傾斜用モータ１１１は駆動ギア１１４、傾斜用ギア１１５を介して傾斜用スクリュー１１２を回転させることができる。傾斜用スクリュー１１２の回転により傾斜ナット１１３を上下に移動させる。傾斜ナット１１３は傾斜用アーム１１６を介してレーザ投光器１０３と連結される。傾斜ナット１１３が上下動することによってレーザ投光器１０３が傾斜する。また、図示していないもう一組の傾斜機構は、傾斜機構１１０と同様の機構によって、上記の傾斜機構１１０が傾斜する方向に直交する方向に投光器１０３を傾斜させる。
【００２３】
傾斜用アーム１１６に平行な固定傾斜センサ１１８と、傾斜用アーム１１６に対して直角方向の固定傾斜センサ１１９がレーザ投光器１０３の中間部に設けられる。傾斜機構１１０により傾斜用アーム１１６を傾斜させ、固定傾斜センサ１１８が常に水平になるように制御を行なうことができる。また、同時に、もう一組の傾斜機構によって固定傾斜センサ１１９が常に水平になるように制御を行なうことができる。
【００２４】
レーザ投光器１０３及びそれに取付けられた回転部１０５について説明する。図４に示すように、レーザ光線投光器１３２、及びレーザ光線投光器１３２から発せられるレーザ光線を平行光線にするコリメートレンズ１３３等を含む投光光学系が、レーザ投光器１０３の内部に内蔵されている。投光光学系からのレーザ光線は回転部１０５の回折格子（BOE）１３４によって３つの扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３に形成される。扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３は、ペンタプリズム１０９によって水平方向に偏向され、投光窓１３１から照射される。
【００２５】
図５に示すように、レーザ光線がペンタプリズム１０９によって偏向された後に透過する位置に回折格子（BOE）１３４ａを配置しても良い。なお、図５に示す構成では、回折格子１３４ａの配置以外の構成は、全て図４に示す構成と同じである。
【００２６】
図６に示すように、レーザ光線は回折格子（BOE）１３４を透過すると３つの扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３に形成される。
以上説明したように、レーザ投光器１０３は、レーザ光線投光器１３２から発せられ、次いで回折格子（BOE）１３４によって３つの扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３に形成されたレーザ光線を照射する。レーザ光線はペンタプリズム１０９によって水平方向に偏向され、回転部１０５を回転させる事により基準面を形成する。
【００２７】
（１．２．２）異なる偏光の３つの扇状ビームレーザ光を射出する回転レーザ装置
次に、異なる偏光の３つの扇状ビームレーザ光を射出する回転レーザ装置について説明する。
後で詳細に述べるように、精度の高い位置測定を行うためには、異なる偏光を有する３つの扇状ビームレーザ光を射出する回転レーザ装置を使用するのが有利である。図７に示すように、回転レーザ装置１５１ａは３つの扇状ビーム１５２ｃ、１５２ｄ、１５３ａを射出する。３つの扇状ビーム１５２ｃ、１５２ｄ、１５３ａが異なる偏光を有することにより、受光センサ装置１５４ａの受光部が３つの扇状ビーム１５２ｃ、１５２ｄ、１５３ａを区別することが可能になる。
【００２８】
図８に示すように、回転レーザ装置１５１ａに内蔵されたレーザ投光器１０３ａ及び及びそれに取付けられた回転部１０５ａ以外のレーザ投光器を傾斜させる機構は図３と同じである。ここでは、レーザ投光器１０３ａ及びその回転部１０５ａについて説明する。
【００２９】
図９を参照すると、異なる偏光の扇状ビーム１５２ｃ、１５２ｄ、１５３ａを射出する回転レーザ装置１５１ａは、レーザ投光器１０３ａ及び回転部１０５ａを有する。なお、図中の各光学素子を通るレーザ光線の方向は実線の矢印で図示し、レーザ光線の偏光方向は破線の矢印で模式的に図示されている。
【００３０】
レーザ投光器１０３ａに使用するレーザ光線投光器１３２ａにレーザダイオードを用いると、レーザ光は直線偏光になる。この偏光方向をここではＸ方向とし、レーザ光の射出される方向をＺ方向とし、ＸＺ平面に直交する方向をＹ方向とする。レーザ光線投光器１３２ａから発せられたレーザ光線は、コリメートレンズ１３３ａにより平行光に形成され、１／４波長板１４０に入射する。１／４波長板１４０は、レーザ光線投光器１３２ａが射出し、Ｘ方向に直線偏光されたレーザ光が円偏光になるような方向に配置される。１／４波長板１４０を通過したレーザ光は再度１／４波長板１３９を透過して、図９に示すような、Ｘ方向と４５゜の角度をなす方向に直線偏光される。ここで、回転部１０５ａは回動自在に保持されているので、１／４波長板１４０と１／４波長板１３９との相対位置は変化する。しかしながら、１／４波長板１４０を通過したレーザ光は円偏光であるので、再度１／４波長板１３９を透過した後の直線偏光の偏光方向は、相対位置の変化の影響を受けず、１／４波長板１３９により決定される。次に、レーザ光は偏光ビームスプリッター１４１を通過する。偏光ビームスプリッター１４１はＹ方向の偏光成分を反射させ、Ｘ方向の偏光成分を透過させるように構成される。したがって、１／４波長板１３９によってＸ方向と４５゜の角度をなす方向に直線偏光されたレーザ光のＹ方向成分は偏光ビームスプリッター１４１によって反射されて９０゜偏向される。一方、レーザ光のＸ方向成分は偏光ビームスプリッター１４１を通過する。
【００３１】
偏光ビームスプリッター１４１によって反射したレーザ光は、再度１／４波長板１３８に入射して円偏光となり、次にシリンダーミラー１３６により反射される。シリンダーミラー１３６は、レーザ光が回転部１０５ａより射出された際に水平面に対して垂直になるような方向に配置される。また、１／４波長板１３８とシリンダーミラー１３６との間には偏角プリズム１３６ａが配置されている。この偏角プリズム１３６ａは中央で２分割されており、回転部１０５ａから扇状ビーム１５２ｃ、１５２ｄが射出された際、それらの扇状ビームのなす角度が２δになるような透過偏角を有する。シリンダーミラー１３６で反射されたレーザ光は、再度偏角プリズム１３６ａ及び１／４波長板１３８を透過し、Ｚ方向の直線偏光になるため、今度は、偏光ビームスプリッター１４１を透過することができ、回転部１０５ａより射出される。
【００３２】
一方、偏光ビームスプリッター１４１を透過したレーザ光は、同様に再度１／４波長板１３７に入射して円偏光となり、次にシリンダーミラー１３５によって反射される。シリンダーミラー１３５は、レーザ光が回転部１０５ａより射出された際に水平面に対しθの角度になるような方向に配置される。シリンダーミラー１３５で反射されたレーザ光は、再度１／４波長板１３７を透過してＹ方向の直線偏光になるため、今度は、入射時に透過した偏光ビームスプリッター１４１で反射され、回転部１０５ａより射出される。
【００３３】
（１．２．３）回転レーザ装置に対する受光センサ装置の回転角度位置測定部
次に、回転レーザ装置１５１ａに対する受光センサ装置１５４ａの回転角度位置、即ち回転レーザ装置１５１ａがレーザ光を射出する円周上のどの回転角度位置に受光センサ装置１５４ａが配置されているかを測定する回転角度位置測定部について説明する。なお、ここで説明する回転角度位置測定部は前記の回転レーザ装置１５１にも全く同様に組合せることができる。
【００３４】
回転レーザ装置１５１ａは、図８に示すように、射出方向検出手段、即ち、射出レーザ光の射出角度を検出するエンコーダ１１７、例えばロータリーエンコーダと、検出した射出角度を受光センサ装置１５４ａへ送信する角度信号送信機１２３とを有する。エンコーダ１１７は回転部１０５ａの射出角度を検出する。検出された射出角度データは角度信号送信機１２３によって連続的に受光センサ装置１５４ａに送信される。
【００３５】
また、図３に示した回転レーザ装置１５１のレーザ投光器１０３（図５参照）の場合には、図１０（ａ）に示す実施形態によって受光センサ装置１５４の回転角度位置を測定することもできる。この実施形態では、扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３ａとは異なる波長（色）のＬＥＤ、若しくはレーザダイオードを変調して角度情報を受光センサ装置１５４に投光する角度信号投光器１７２を使用する。
【００３６】
図１０（ａ）を参照すると、角度投光器１７２から射出されたレーザ光は、ダイクロックプリズム１７１で反射され、コリメートレンズ１３３で扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３の範囲をすべてカバーする広がり角となるようにされる。コリメートレンズ１３３を透過した光は、ペンタプリズム１０９を透過してミラー１４８で反射され、回転部１０５の回転軸線に直交する方向に射出される。このレーザ光１５３ｅ（図１０（ｂ）参照）を受光センサ装置で受光することにより回転角度位置を測定する。レーザ光１５３ｅを受光することによって回転角度位置を測定する方法については後述する。
【００３７】
一方、レーザ光線投光器１３２から射出された光はダイクロックプリズム１７１を透過し、コリメートレンズ１３３で平行光にされる。この光はダイクロックミラー１４９で反射され、ペンタプリズム１０９で偏向される。偏向された光は回折格子１３４を透過して３つの扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３に形成される。
【００３８】
（１．３）受光センサ装置
（１．３．１）３つの扇状ビームレーザ光を射出する回転レーザ装置用の受光センサ装置
次に、回転レーザ装置１５１の射出した扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３を受光するための受光センサ装置１５４について説明する。図１１及び図１２に示すように、受光センサ装置１５４の筐体１６４には、扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３を検出するための受光部１５６が取付けられる。筐体１６４は、表示部１５７と、警告部１６１、例えばブザーと、入力キー１６２と、指標１６３と、標尺１５９とを有する。更に筐体１６４は記憶部１６５、演算部１６６、標尺目盛読取部１６７及び角度信号受信部１７０を内蔵する。表示部１５７には、例えば、レーザ光の回転中心点Ｃと受光部１５６とを結ぶ直線と水平基準面とのなす角度と、回転レーザ装置１５１に対する受光センサ装置１５４の回転角度位置が表示される。
【００３９】
（１．３．１．１）受光センサ装置による角度の測定原理
前述のように、回転レーザ装置１５１は、点Ｃを中心に回転するように扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３を射出する。図２に示したように、扇状ビーム１５３は水平面に対して角度θをなして射出される。更に、扇状ビーム１５２ａと水平面が交わる交線と、扇状ビーム１５２ｂと水平面が交わる交線は角度２δをなしている。３つ扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３はこのような関係を保ちながら回転するので、それらの扇状ビームは、扇状ビーム１５２ａ、扇状ビーム１５３、扇状ビーム１５２ｂの順に時間差をもって受光センサ装置１５４の受光部１５６を横切る。
【００４０】
受光センサ装置１５４の受光部１５６が水平面内の位置Ａにある場合には、受光センサ装置１５４が検出する光は図１３（ａ）に示すようになる。これに対して、受光部１５６がＡの鉛直上方Ｂの位置にある場合には、検出される扇状ビームは図１３（ｂ）に示すようになる。ここで、図１３（ａ）に示すように、２つの扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂの検出時間間隔をｔ₀とする。また、扇状ビーム１５２ａを検出してから、扇状ビーム１５３を検出するまでの時間間隔をｔとする。受光部１５６が水平面内の位置Ａにある場合には、時間間隔ｔは時間間隔ｔ₀の半分である。即ち、（数式１）の関係が成り立つ。なお、回転レーザ装置１５１が扇状ビームを回転させる回転周期をＴとする。
【数１】

【００４１】
又、受光部１５６が水平面よりも上の位置Ｂにある場合には、検出時間間隔ｔは図１３（ｂ）に示すようにｔ₀の半分よりも短くなる。受光部１５６が水平面から上方に離れるにつれて検出時間間隔ｔは短くなり、受光部１５６の位置Ｂと扇状ビームレーザ光の射出点Ｃとを結んだ直線と、水平面とのなす角度∠ＢＣＡ=γ即ち、高低角度は検出時間間隔から（数式２）によって求めることができる。
【数２】

受光部１５６が水平面よりも下の位置にある場合には、時間間隔ｔは時間間隔ｔ₀の半分よりも長くなる。これにより、受光部１５６が水平面の上にあるのか下にあるのかを判別することができる。また、（数式２）は受光部１５６が水平面よりも下にある場合にも適用することができる。
【００４２】
（１．３．１．４）扇状ビームの検出時間間隔が短い場合の測定原理
前記の通り、受光センサ装置１５４は３つの扇状ビームが受光センサ装置１５４の受光部１５６を横切る時間間隔ｔ₀、ｔを計測し、それを演算する事により、受光部１５６と扇状ビームレーザ光の射出点Ｃとを結んだ直線と、水平面とのなす角度を算出する。受光部が受光した扇状ビーム１５２ａ、１５３の受光時間間隔が図１４（ａ）のように長い場合には、正確な受光時間間隔ｔを計測することができる。しかし、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）のように、２つの扇状ビーム１５２ａ、１５３の受光間隔が短く、受光信号がお互いに干渉している場合には正確な受光時間間隔ｔを計測することができない。２つの扇状ビーム１５２ａ、１５３による信号を偏光により区別することができれば、各々別の信号として検出することができ、受光時間間隔ｔが短い場合でも正確な受光時間間隔ｔを計測する事が可能になる。
【００４３】
（１．３．２）異なる偏光を有する扇状ビームレーザ光を射出する回転レーザ装置用の受光センサ装置
上記の回転レーザ装置１５１ａが射出した異なる偏光を有する扇状ビームレーザ１５２ｃ、１５２ｄ、１５３ａを受光する受光センサ装置１５４ａについて説明する。なお、ここでは、異なる偏光を有するレーザ光を識別する部分の構成について説明する。その他の構成、及び測定原理は前記の受光センサ装置１５４と同一である。
【００４４】
図１５（ａ）及びそのＡ−Ａ断面である図１５（ｂ）に示すように、この受光センサ装置１５４ａの受光部１５６ａは、受光素子１５６ｂ、１５６ｃと、各受光素子の前に設けられた偏光ビームスプリッター１６９とを有する。偏光ビームスプリッター１６９は入射レーザ光の偏光方向に応じて、レーザ光を透過又は反射する。反射光用に受光素子１５６ｂが、透過光用に受光素子１５６ｃが設けられており、入射レーザ光の偏光方向を判別できるようになっている。これにより、２つの扇状ビーム１５２ｃ、１５３ａが短い時間間隔で受光部１５６ａに入射されたとしても、例えば、１５６ｂが扇状ビーム１５２ｃを、受光素子１５６ｃが扇状ビーム１５３ａを夫々検出するので、時間間隔を正確に検出することができる。同様に、受光部１５６ａは扇状ビーム１５３ａと、扇状ビーム１５２ｄとを区別することもできる。
【００４５】
（１．３．３）回転レーザ装置に対する受光センサの回転角度位置の測定
受光センサ装置１５４は、回転レーザ装置１５１に設けられた角度信号送信機１２３（図３）から送信された射出角度データを角度信号受信部１７０（図１２）によって連続的に受信する。受光センサ装置１５４が扇状ビーム１５３を受光した瞬間に受信された射出角度データによって回転レーザ装置１５１に対する受光センサ装置１５４の回転角度位置を測定することができる。角度信号受信部１７０による回転角度位置の測定は、２つの異なる偏光の扇状ビームを受光する受光センサ装置１５４ａ（図１５）にも全く同様に適用することができる。
【００４６】
次に、図１０に示した、回転角度位置の信号をレーザ光で送信するタイプの実施形態について説明する。角度信号投光器１７２は、扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３とは異なる色（波長）のレーザ光を射出し、それを、例えば、図１６（ａ）に示すようなパターンで点滅させることにより回転角度位置を送信する。図１６（ａ）に示す信号はリファレンス信号Ｓ１と、回転角度位置をデジタル符号化したパターンで点滅するデジタル信号Ｓ２とからなる。リファレンス信号Ｓ１は等間隔に射出され、デジタル信号Ｓ２は、リファレンス信号とリファレンス信号との間で、デジタル符号を表すパターンで点滅する。該デジタル符号はエンコーダ１１７（図３）によって測定された回転角度位置をデジタル符号化したものである。
【００４７】
図１７（ａ）及びそのＡ−Ａ断面である図１７（ｂ）に、本実施形態の回転レーザ装置と組合せて使用する受光センサ装置１５４ｂを示す。ここでは、受光センサ装置１５４ｂによる回転角度位置の測定について説明する。他の構成は前記の受光センサ装置１５４と同じである。
受光センサ装置１５４ｂは、回転レーザ装置の射出した回転角度位置の信号を受光するための角度情報受光部１５５を有する。角度情報受光部１５５は色フィルター１５５ａと受光素子１５５ｂとを有する。色フィルター１５５ａは受光素子１５５ｂの前に配置され、受光素子１５５ｂが角度情報を表すレーザ光だけを受光し、扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３の影響を受けないようにする。一方、扇状ビームを受光するための受光部１５５ｄは、受光素子１５６ｆの前方に色フィルター１５６ｅを有し、角度情報を表すレーザ光の影響を受けずに扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３だけを受光できるようになっている。
【００４８】
受光センサ装置１５４ａは、回転角度位置の信号を受光すると、そのデジタル信号に基づいて回転角度位置を求める。ただし、この回転角度位置は、デジタル信号Ｓ２が或る間隔をおいて送られてくるため、概略的な値しか示さない。そこで、図１６（ｂ）に示すように、扇状ビーム１５３を受光した時刻と、リファレンス信号Ｓ１を受光した時刻との時間差から、間隔のあいた回転角度位置情報を内挿してより正確な角度を測定する。
【００４９】
また、３つの扇状ビームと、角度信号投光器１７２の発したレーザ光は、必ずしも同時に受光されるように構成しなくても良い。即ち、図１８に示すように、回転レーザ装置が、扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３と、角度信号投光器１７２の発するレーザ光とを異なる方向に射出するように構成しても良い。この場合には、扇状ビーム１５３を受光した時刻と、角度情報を受光した時刻の時間差から角度を算出する。この構成においては、扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３と、角度信号投光器１７２の発するレーザ光が同じ色（波長）でも良く、扇状ビーム用の受光部と角度情報用の受光部とを兼用にすることができる。
更に、角度情報を送信するためのレーザ光は、扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３による位置の測定が可能な範囲をすべてカバーできるような広がり角を有するように構成する必要がある。
【００５０】
（１．３．４）全方向受光可能な受光部を有する受光センサ装置
図１９に全方向受光可能な受光センサ装置１５４ｃの実施形態を図示する。図１９に示すように、全方向受光可能な受光センサ装置１５４ｃは、支柱１８０と、受光部１５６ｇと、受光センサ制御部１７７とを有する。受光部１５６ｇは支柱１８０の上部に取付けられ、受光センサ制御部１７７は支柱の下部に取付けられる。受光部１５６ｇは環状のシリンドリカルフレネルレンズ１７６と、環状のファイバーシート１７５と、環状に配置された複数の受光素子１７３とを有し、これらは同心円状に配列される。更に、環状に配置された受光素子１７３の内側には受光素子制御部１７４が設けられる。図２０（ａ）及びその断面である図２０（ｂ）に示すように、受光センサ制御部１７７は表示部１５７と、警告部１６１、例えば、ブザーと、入力キー１６２と、記憶部１６５と、演算部１６６と、角度信号受信部１７０と、外部通信部１７８とを有する。更に、受光センサ制御部１７７は外部通信部１７８を介して外部コンピュータ１７９と接続することができる。外部コンピュータ１７９によってデータの入力、測定結果の表示、測定結果の後処理を行うことができる。
【００５１】
扇状ビームが受光部１５６ｇに照射されると、レーザ光は高低方向に指向性を有するシリンドリカルフレネルレンズ１７６によって、ファイバーシート１７５を介して受光素子１７３に集光される。ファイバーシート１７５はシリンドリカルフレネルレンズ１７６で集光された扇状ビームを水平方向に拡散するので、受光した扇状ビームが受光素子１７３に一様に入射する。この構成により、シリンドリカルフレネルレンズ１７６の指向性以外の外乱光は受光素子１７３に入射しないため、扇状ビームが入射することによって発生する入射信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。また、各受光素子１７３は受光素子制御部１７４に並列に接続され、各受光素子１７３の受光状態を判断して、扇状ビームが入射されていない受光素子１７３の回路を遮断することによって入射信号のＳ／Ｎ比を更に向上させる。
【００５２】
受光素子１７３はレーザ光を受けると、受光信号を受光素子制御部１７４に送る。受光部１５６ｇに内蔵された受光素子制御部１７４は受光信号を受光センサ制御部１７７に送る。受光センサ制御部１７７における信号の処理は、受光センサ装置１５４における信号の処理と同じである。
【００５３】
（１．４）位置測定設定システムの作動
（１．４．１）回転レーザ装置１５１及び受光センサ装置１５４を組合せた本実施形態による位置測定設定システムの作動について説明する。図２１は位置測定設定システムによって仮想面、即ち傾斜平面を形成する作業手順のフローチャートである。図２２は、水平面、形成する傾斜平面及び座標軸の位置関係を表す図である。基準となる点Ｃを通り、Ｘ軸の方向に角度α傾斜し、かつＹ軸の方向に角度β傾斜した傾斜平面（２軸勾配平面）を形成する場合について説明する。なお、この傾斜平面は直線ＣＤの方向に計測した傾き（勾配）が最大になり、その傾斜角度を角度λとする。
【００５４】
まず、ステップＦ１において、扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３が点Ｃを通る鉛直軸線を中心に回転するように回転レーザ装置１５１を設置する。次に、ステップＦ２において、回転レーザ装置１５１の基準方向が、形成する傾斜平面の基準方向（ここではＸ軸の方向とする）に一致するように向ける。なお、回転レーザ装置１５１の基準方向とは、回転レーザ装置１５１に内蔵されたエンコーダ１１７が扇状ビームの射出方向角度０度を出力する方向である。また、傾斜平面の基準方向は作業者の所望により任意に定める。
【００５５】
また、ステップＦ２の別の方法として、回転レーザ装置１５１を任意の方向に設置し、傾斜平面の基準方向の線上（Ｘ軸上）に受光センサ装置１５４を設置して、受光センサ装置１５４の回転角度位置を測定する。次に、その角度をオフセット角度として回転レーザ装置１５１の射出方向角度から数値的に差し引くことによって、扇状ビームがＸ軸上に射出されたときの射出方向角度を０度にしても良い。
【００５６】
次に、ステップＦ３において、形成する傾斜平面の基準方向（Ｘ軸方向）の所望の傾斜角度α、及び基準方向に直交する方向（Ｙ軸方向）の所望の傾斜角度βを、受光センサ装置１５４の入力キー１６２で入力する。基準点Ｃ及び入力された２つの傾斜角度α、βによって、形成すべき傾斜平面は完全に規定される。一般に、傾斜平面の傾斜角度は、基準点Ｃからどの方向に傾斜角度を測定するかによって変化する。傾斜平面の傾斜角度を任意の方向（例えば、Ｘ軸と角度φをなす方向）に測定した際の傾斜角度γ₀（高低角度）は（数式３）によって計算することができる。
【数３】

【００５７】
ステップＦ４において、受光センサ装置１５４の角度信号受信部１７０は、回転レーザ装置１５１の角度信号送信機１２３から送信された信号を受信することによって、受光センサ装置１５４が現在、基準点Ｃに対してどの回転角度位置に配置されているかを測定する。次に、受光センサ装置１５４の演算部１６６は、測定された回転角度位置の方向に測定した傾斜平面の傾斜角度γ₀を計算する。例えば、受光センサ装置１５４が基準点Ｃに対して角度φの回転角度位置にある点Ａ（点Ａは水平面上の点）に配置された場合、角度φの方向に測定した傾斜平面の傾斜角度γ₀は、点Ａの鉛直上方の傾斜平面上の点Ｂと基準点Ｃとを結ぶ直線と、水平面とのなす角度∠ＢＣＡであり、この傾斜角度γ₀は前記の（数式３）によって計算することができる。なお、本明細書では角度φを回転角度位置と呼んでいる。
【００５８】
ステップＦ５において、受光センサ装置１５４の演算部１６６は、回転レーザ装置１５１の射出した３つの扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３の検出時間間隔ｔ、ｔ₀から（数式２）を用いて、受光センサ装置が現在配置されている位置の高低角度γを計算し、その値を表示部１５７に表示する。また、受光センサ装置１５４の回転角度位置φも併せて表示部１５７に表示される。次いで、この高低角度γと傾斜角度γ₀とを比較して、それらの間の差Δγを計算する。なお、高低角度γ等の角度をラジアン（ｒａｄ）、角度（ｄｅｇ）、勾配（％）等、任意の単位に換算して表示できるように受光センサ装置１５４を構成しても良い。
【００５９】
ステップＦ６では、ステップＦ５で計算したΔγに基づいて、受光センサ装置１５４を上方、下方のどちらに移動させれば受光センサ装置１５４が所望の傾斜平面に近づくのかを、受光センサ装置１５４の表示部１５７に表示する。作業者は表示部１５７の表示に基づいて受光センサ装置１５４を上方又は下方に移動させる。受光センサ装置１５４の移動距離は受光センサ装置に設けられた指標１６３及び標尺１５９によって読み取ることができる。また、この移動距離を標尺目盛読取部１６７によって読取り、その値が演算部１６６に送られるように構成しても良い。
【００６０】
ステップＦ４乃至ステップＦ６の処理は、受光センサ装置１５４が形成すべき傾斜平面上に配置されるまで自動的に繰り返される。好ましくは、受光センサ装置が、形成すべき所望の傾斜平面上に配置された際に、受光センサ装置１５４のブザー１６１が鳴るように構成する。
【００６１】
（１．４．２）位置測定設定システムの他の作動方式について説明する。前記の作動方式は、作業者が所望の傾斜平面を設定し、本実施形態による位置測定システムを用いてその傾斜平面を形成するものである。これに対して、ここで説明する作動方式は、本実施形態による位置測定システムを用いて、受光センサ装置１５４を配置した任意の位置の傾斜角度を測定するものである。即ち、基準点Ｃに回転レーザ装置１５１を設置し、測定しようとする位置に受光センサ装置１５４を配置する。次に、回転レーザ装置１５１を作動させて扇状ビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３を射出し、受光センサ装置１５４によってそれらの扇状ビームを受光して、受光センサ装置１５４が配置された位置の高低角度を測定する。
【００６２】
また、所望により、基準点Ｃと任意に配置された受光センサ装置１５４とを結ぶ直線を最大傾斜角とする傾斜平面を自動的に設定するように構成することもできる。即ち、図２２において、回転レーザ装置１５１を基準点Ｃに、基準方向をＸ軸に合わせて設置し、次いで、受光センサ装置１５４を任意の点である点Ｄに配置する。次に、回転レーザ装置１５１を作動させて点Ｄの高低角度λを測定する。受光センサ装置１５４の演算部１６６は、直線ＣＤを最大傾斜角度とする傾斜平面のＸ軸方向の傾斜角度α、Ｙ軸方向の傾斜角度βを計算する。計算された傾斜角度α、βを受光センサ装置１５４の表示部１５７に表示し、傾斜角度α、βによって規定される傾斜平面を設定する。これにより、設定された傾斜平面を任意の位置で形成することが可能になる。また、前記傾斜平面上に受光センサ装置１５４が配置されたときにブザーが鳴るように構成しても良い。
【００６３】
本発明の位置測定設定システムによる実施形態では、単一の回転レーザ装置１５１に複数の受光センサ装置１５４を組み合わせ、各受光センサ装置１５４を独立して使用することができる。更に、従来の傾斜平面設定用のシステムでは、２種類の異なる傾斜平面を形成するには２つの回転レーザ装置が必要になり、各回転レーザ装置の射出するレーザ光が干渉し、誤作動をするという問題があった。これに対して、本発明の位置測定設定システムによる実施形態では、単一の回転レーザ装置１５１に対して、同時に複数の受光センサ装置１５４を使用することができ、更に、各受光センサ装置１５４毎に異なる傾斜平面を設定することができる。
【００６４】
これにより、例えば、受光センサ装置１５４を建設機械に取付けて整地作業をする場合、１つの回転レーザ装置１５１に対して複数の建設機械を同時に作動させることができ、更に、それらの建設機械毎に異なる傾斜平面の整地作業をさせることもできる。また、設定した傾斜平面を変更するときは、各受光センサ装置毎に設定を変更することができるので、回転レーザ装置を停止させる必要はなく、設定変更を行わない受光センサ装置については作業を中断する必要がない。
【００６５】
（２）他の実施形態
（２．１）扇状ビームの他の実施形態
以上、説明した実施形態は、回転レーザ装置１５１が、図２に示した概略Ｎ字形に配置された３つの扇状レーザビーム１５２ａ、１５２ｂ、１５３を射出するものであったが、扇状レーザビームの数は３以外でも良く、また、レーザビームの配置の仕方も種々の形にすることができる。扇状レーザビームの配置の仕方を図２３（ａ）乃至（ｒ）に例示する。これら全ての扇状レーザビームは、図５の回折格子１３４を適宜変更することによって容易に実現することができる。
【００６６】
図２３（ｇ）乃至（ｐ）の扇状レーザビームの場合には、受光センサ装置１５４の受光部１５６は、回転レーザ装置１５１が１回転する間に３回扇状レーザビームを検出する。従って、第１の実施形態において説明したのと同様の方法で高低角度γを計算することができる。
図２３（ｑ）及び（ｒ）の扇状レーザビームの場合には、回転レーザ装置１５１が１回転する間に４回扇状レーザビームが検出される。従って、検出された４つの扇状ビームから任意の３つの扇状ビームを選択して計算することによって、４通りの高低角度γを計算することができる。これらの高低角度γを平均化することによって高低角度γの測定精度を向上させることができる。更に扇状レーザビームの本数を増やすことによって平均をとるデータ数を増やし、測定精度を向上させても良い。
【００６７】
図２３（ａ）乃至（ｆ）の扇状レーザビームの場合には、回転レーザ装置１５１が１回転する間に２回しか扇状レーザビームが検出されないので、上記の方法によって高低角度γを計算することができない。例えば、図２３（ｂ）の扇状レーザビームの場合には、（数式４）によって高低角度γを計算することができる。
【数４】

ここで、Ｔは回転レーザ装置１５１の回転周期、ξは水平面に対する扇状レーザビームの傾斜角、ｔ_pは受光センサ装置１５４を水平面上に配置したときの扇状レーザビームの受光時間間隔、ｔは受光センサ装置１５４を計測する位置に配置したときの扇状ビームの受光時間間隔である。
【００６８】
（数式４）には回転レーザ装置の回転周期Ｔが含まれるため、扇状レーザビームの回転に回転むらがあると、その回転むらが高低角度γの測定精度に影響を与える。好ましくは、これらの実施形態の場合には扇状レーザビームを回転させるモータにスピンドルモータ等の回転精度の高いモータを採用する。これに対して、前記の（数式２）には、回転周期Ｔが含まれないため、扇状ビーム１５２ａを受光してから扇状ビーム１５２ｂを受光するまでの短い期間において回転むらが存在しない限り、測定精度が悪化することはない。従って、回転レーザ装置１５１の１回転の間に扇状ビームが３回以上検出される実施形態の方が、２回検出される実施形態よりも回転むらによる誤差の影響を受けにくい。
【００６９】
また、図２３（ｃ）（ｄ）（ｊ）（ｋ）の扇状レーザビームでは、水平面付近ではなだらかな傾斜を有し、水平面から離れた所で急激な傾斜を有する扇状ビームを含むため、高低角度γの変化に対する受光時間間隔の変化の割合が、水平面付近と水平面から離れた所との間で異なる。これにより、水平面付近の高低角度の測定感度を高くすることができる。
【００７０】
（２．２）受光センサ装置の他の使用
以上に説明した、本発明の実施形態による位置測定設定システムに使用された受光センサ装置は、ここで説明した回転レーザ装置ばかりでなく、他のレーザ光線を射出する装置と組合せて使用することもできる。
【００７１】
また、本発明は以下のように実施することもできる。
［１］ 高低角度の情報を伝達するための高低角度伝達手段と回転角度位置の情報を伝達するための回転角度位置伝達手段とを含む第１の装置と、
傾斜平面を設定するための傾斜平面設定手段を含み、第１の装置から伝達された情報をもとに高低角度を測定するための高低角度測定手段を含み、該高低角度測定手段により測定された高低角度と、傾斜平面設定手段により設定された傾斜平面の高低角度との差を表示するための高低角度差表示手段を含む、第２の装置と、
を有することを特徴とする位置測定設定システム。
［２］ ［１］に記載の位置測定設定システムであって、
前記第１の装置は、回転角度位置を測定するための測定手段と、該測定手段により測定された回転角度位置を送信するための回転角度位置送信手段とを有し、水平面以外の面内に広がりを持つ少なくとも２つの扇状ビームレーザ光を射出しながら所定の軸線を中心に前記扇状ビームレーザ光を回転させるように構成された回転レーザ装置であり、
前記第２の装置は、回転角度位置送信手段により送信された前記回転角度位置を受信するための手段と、前記扇状ビームレーザ光を受光する受光部とを有する受光センサ装置であり、
前記扇状ビームレーザ光のうちの少なくとも１つの傾斜角度は他の扇状ビームレーザ光の傾斜角度と異なり、前記扇状ビームレーザ光を受光した前記受光部の受光状態に基づいて、前記受光センサ装置が前記回転レーザ装置に対する前記受光センサ装置の高低角度を測定し、更に、前記回転レーザ装置から受信した回転角度位置に基づいて、前記受光センサ装置が、前記回転レーザ装置に対する前記受光センサ装置の回転角度位置を測定するように構成されていることを特徴とする位置測定設定システム。
［３］ 前記受光センサ装置が、形成すべき傾斜平面を設定する機能を更に有し、
前記受光センサ装置が、それが配置された位置と前記傾斜平面とのずれを表示し、及び／又は、前記受光センサ装置が前記傾斜平面上に配置されたことを知らせる表示をするように構成されることを特徴とする、［２］に記載の位置測定設定システム。
［４］ 前記回転角度位置を測定する手段がエンコーダであることを特徴とする、［２］又は［３］に記載の位置測定設定システム。
［５］ 前記回転角度位置を送信する手段が光、又はレーザ光であることを特徴とする、［２］乃至［４］の何れか１項に記載の位置測定設定システム。
［６］ 前記回転角度位置を送信する手段が電波であることを特徴とする、［２］乃至［４］の何れか１項に記載の位置測定設定システム。
［７］ 前記扇状ビームレーザ光、及び回転角度位置を送信する光又はレーザ光の両方を、前記受光センサ装置の同一の前記受光部で受光することを特徴とする、［５］に記載の位置測定設定システム。
［８］ 前記受光センサ装置の前記受光部に集光手段が設けられていることを特徴とする、［２］乃至［７］の何れか１項に記載の位置測定設定システム。
［９］ 前記集光手段がレンズであることを特徴とする、［８］に記載の位置測定設定システム。
［１０］ 前記回転レーザ装置がＮ字形に配置された３つの扇状ビームレーザ光を射出することを特徴とする、［２］乃至［９］の何れか１項に記載の位置測定設定システム。
［１１］ 前記回転レーザ装置が１回転する間に、前記受光センサ装置の前記受光部が前記扇状ビームレーザ光を３回以上検出することを特徴とする、［２］乃至［９］の何れか１項に記載の位置測定設定システム。
［１２］ 回転レーザ装置から送信された回転角度位置を受信するための手段と、回転レーザ装置が射出した扇状ビームレーザ光を受光する受光部と、を有し、
前記扇状ビームレーザ光を受光した前記受光部の受光状態に基づいて、前記回転レーザ装置に対する高低角度を測定するように構成されていることを特徴とする、受光センサ装置。
［１３］ 形成すべき傾斜平面を設定する機能を更に有する受光センサ装置であって、
前記受光センサ装置が、それが配置された位置と前記傾斜平面とのずれを表示し、及び／又は前記受光センサ装置が前記傾斜平面上に配置されたことを知らせる表示をするように構成されることを特徴とする、［１２］に記載の受光センサ装置。
［１４］ 前記扇状ビームレーザ光、及び回転角度位置を送信する光の両方を、同一の前記受光部で受光することを特徴とする、［１２］又は［１３］に記載の受光センサ装置。
［１５］ 前記受光部に集光手段が設けられていることを特徴とする、［１２］乃至［１４］の何れか１項に記載の受光センサ装置。
［１６］ 前記集光手段がレンズであることを特徴とする、［１５］に記載の受光センサ装置。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、開示した実施形態に種々の変更をすることができる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明により、簡単な機構で水平基準面及び複数の傾斜平面を同時に形成することができる位置測定設定システムが得られた。
また、本発明により、１人でも容易に操作をすることができる位置測定設定システムを得ることができた。
更に、本発明により、簡単な機構で水平基準面及び傾斜基準面を同時に形成することができる受光センサ装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による位置測定設定システムの概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による位置測定設定システムの回転レーザ装置が射出する扇状ビームの広がりを示す三面図である。
【図３】本発明の実施形態による位置測定設定システムの回転レーザ装置の断面図である。
【図４】本発明の位置測定設定システムの回転レーザ装置の他の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の位置測定設定システムの回転レーザ装置の更に他の実施形態を示す図である。
【図６】回折格子を透過したレーザビームが扇状ビームに変換される様子を示す図である。
【図７】異なる偏光を有する扇状ビームを射出する回転レーザ装置を用いた実施形態の斜視図である。
【図８】本発明の実施形態による位置測定設定システムの異なる偏光の扇状ビームを射出する回転レーザ装置の断面図である。
【図９】本発明の実施形態による位置測定設定システムの異なる偏光の扇状ビームを射出する回転レーザ装置のレーザ投光器及び回転部の分解図である。
【図１０】回転角度位置信号をレーザ光線によって送信する回転レーザ装置の実施形態の断面図である。
【図１１】本発明による位置測定設定システムの実施形態の受光センサ装置を表す図である。
【図１２】受光センサ装置の内部を示す模式図である。
【図１３】受光センサ装置によって検出される信号のグラフである。
【図１４】信号の検出時間間隔が短い場合に受光センサ装置によって検出される信号のグラフである。
【図１５】異なる偏光を有する扇状ビームを受光するための受光センサ装置を表す図である。
【図１６】回転角度位置信号を送信するレーザ光のグラフである。
【図１７】回転角度位置信号を受光するための受光部を備えた受光センサ装置を表す図である。
【図１８】扇状ビームと回転角度位置信号を送信するレーザ光との射出方向を示す斜視図である。
【図１９】全方向受光可能な受光センサ装置の実施形態を表す図である。
【図２０】図１９の受光センサ装置の受光センサ制御部を示す図である。
【図２１】本発明による位置測定設定システムの実施形態の作動を表すフローチャートである。
【図２２】形成する傾斜平面と座標軸の関係を表す図である。
【図２３】扇状ビームの例示的な射出パターンを示す図である。
【図２４】従来の回転レーザ装置の断面図である。
【符号の説明】
１００:位置測定設定システム
１０１:ケーシング
１０２:凹部
１０３:レーザ投光器
１０４:球面座
１０５:回転部
１０６:走査モータ
１０７:駆動ギア
１０８:走査ギア
１０９:ペンタプリズム
１１０:傾斜機構
１１１:傾斜用モータ
１１２:傾斜用スクリュー
１１３: 傾斜ナット
１１４、１１５:駆動ギア
１１６:傾斜用アーム
１１７:エンコーダ
１１８、１１９:固定傾斜センサ
１２０:フランジ
１２１:ピボットピン
１２２:傾斜基板
１２３:角度信号送信機
１２５:傾斜設定機構
１２６:傾斜角設定モータ
１２７:傾斜設定スクリュー
１２８:ナットブロック
１２９、１３０:角度設定傾斜センサ
１３１:投光窓
１３２:レーザ光線投光器
１３３:コリメートレンズ
１３４:回折格子
１３５、１３６:シリンダーミラー
１３７、１３８、１３９、１４０: １／４波長板
１４１:偏光ビームスプッリッター
１４８:ミラー
１４９:ダイクロックミラー
１５１:回転レーザ装置
１５２ａ、１５２ｂ、１５３:扇状ビーム
１５４:受光センサ装置
１５５:受光部
１５６:受光部
１５７:表示部
１５８:固定ノブ
１５９:標尺
１６０:目盛
１６１:ブザー
１６２:入力キー
１６３:指標
１６４:筐体
１６５:記憶部
１６６:演算部
１６７:標尺目盛読取部
１７０:角度信号受信部
１７１:ダイクロックプリズム
１７２:角度信号投光器
１７３:受光素子
１７４:受光素子制御部
１７５:ファイバーシート
１７６:シリンドリカルフレネルレンズ
１７７:受光センサ制御部
１７８:外部通信部
１７９:外部コンピュータ

Claims (9)

1. 水平面以外の面内に異なる傾きで広がる複数の扇状のレーザ光を回転照射する回転部、この回転部の回転位置である水平角を検出する回転角度位置測定部、及び検出した水平角の情報を伝達する通信手段を備えた本体と、
   前記扇状のレーザ光の回転中心位置を通る所望の平面である仮想面を設定する仮想面設定機能を備えた受光センサ装置と、を有し、
   前記受光センサ装置は、前記複数の扇状のレーザ光を受光した時間間隔及び受信した水平角の情報に基づいて、前記受光センサ装置が配置された位置における前記仮想面に対する高低角差を表示もしくは出力することを特徴とするシステム。
2. 前記仮想面は、所定の基準方向における傾斜角度、及び前記基準方向に直交する方向における傾斜角度を前記受光センサ装置に入力することによって規定されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 水平角の情報を伝達する前記通信手段は、前記回転部に設置されたエンコーダが検出したデータを受光センサ装置に伝達することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記通信手段が、光通信によりデータを伝達することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 前記通信手段が、電波によりデータを伝達することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
6. 前記受光センサ装置は受光部を備え、この受光部は前記扇状のレーザ光の受光と光通信の受光とを兼用することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
7. 前記光通信を受信する受光部は、集光手段を有することを特徴とする請求項４又は６に記載のシステム。
8. 前記扇状のレーザ光は、水平面以外の面内に広がる少なくとも３つの扇状のレーザ光であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 前記高低角差は、前記受光センサ装置に伝達されたエンコーダの検出したデータと、回動する扇状のレーザ光との関連により計算されることを特徴とする請求項３に記載のシステム。

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