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JPH08338724A - Automatic inclination compensating device of survey machine - Google Patents

Automatic inclination compensating device of survey machine

Info

Publication number
JPH08338724A
JPH08338724A JP7171488A JP17148895A JPH08338724A JP H08338724 A JPH08338724 A JP H08338724A JP 7171488 A JP7171488 A JP 7171488A JP 17148895 A JP17148895 A JP 17148895A JP H08338724 A JPH08338724 A JP H08338724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical member
side optical
liquid
incident
silicone oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7171488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiichi Kitajima
栄一 北島
Tadahiko Hoshi
忠彦 星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP7171488A priority Critical patent/JPH08338724A/en
Publication of JPH08338724A publication Critical patent/JPH08338724A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide an automatic inclination compensating device of survey machine for maintaining a high compensation accuracy. CONSTITUTION: The automatic inclination compensating device is constituted of a collimator lens 3 for making laser beams emitted from a laser diode 2 parallel, a transparent container 3 for housing a silicone oil C1 , and an incidence side convex lens 4, and an emission side convex lens 5 and at the same time, is provided with a Keplerian telescope 6 for enlarging the inclination of beams thorough the free liquid surface of the silicone oil. The silicone oil is hour in the inner space of the incidence side convex lens 4, and the focusing distance of the incidence side convex lens 4 and the emission side convex lens 5 is set according to the refractive index of the silicone oil so that the emission light from the emission side convex lens 5 is emitted in the vertical direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】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投光測量
機の傾き補正装置として好適な自動傾き補正装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic tilt correcting device for a surveying instrument, and more particularly to an automatic tilt correcting device suitable as a tilt correcting device for a laser projection surveying instrument used for construction work.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーザ投光測量機の自動傾き補正
装置としては図5及び図6に示すものが知られている
(特開昭63−222214号公報)。
2. Description of the Related Art As a conventional automatic tilt correction device for a laser projection surveying instrument, one shown in FIGS. 5 and 6 is known (JP-A-63-222214).

【0003】図5は従来の自動傾き補正装置を備えたレ
ーザ投光測量機の縦断面図、図6は図5のレーザ投光測
量機が傾いた状態を示す縦断面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a laser projection surveying instrument equipped with a conventional automatic tilt correction device, and FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing a state in which the laser projection surveying device of FIG. 5 is tilted.

【0004】このレーザ投光測量機の測量機本体109
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光Lを下方へ向けて出射す
ることができるようにレーザダイオード101が設けら
れ、レーザダイオード101の下方には自動傾き補正装
置が設けられている。
The surveying instrument body 109 of this laser projection surveying instrument
A leveling device 108 is provided in the lower part of the. A laser diode 101 is provided above the surveying instrument main body 109 so that the laser light L can be emitted downward, and an automatic tilt correction device is provided below the laser diode 101.

【0005】自動傾き補正装置は、レーザダイオード1
01から下方へ出射されたレーザ光Lを平行光にする投
光レンズ102と、投光レンズ102からの平行光が透
過される透明容器103とを備えている。透明容器10
3内は上下2つの部屋に区分され、各部屋にはシリコー
ンオイルC1,C2がそれぞれ封入され、しかも各部屋
の上部にはシリコーンオイル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1
03の上平面部103a、中平面部103b及び下平面
部103cは互いに平行である。
The automatic tilt correction device is provided with a laser diode 1
A projection lens 102 that collimates the laser light L emitted downward from 01 and a transparent container 103 through which the parallel light from the projection lens 102 is transmitted. Transparent container 10
3 is divided into two upper and lower chambers, silicone oils C1 and C2 are enclosed in the respective chambers, and spaces 108a and 108b in contact with the liquid surfaces of the silicone oils C1 and C2 are formed in the upper portion of each chamber. There is. Transparent container 1
03 upper flat surface portion 103a, middle flat surface portion 103b and lower flat surface portion 103c are parallel to each other.

【0006】図6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内のシリコーン
オイルC1,C2は勾配角θ1をもつ楔状になる。レー
ザダイオード101から出射され、投光レンズ102で
平行光になったレーザ光Lは楔状のシリコーンオイルC
1,C2を透過するときに屈折し、偏角θ2のレーザ光
Lとなって測量機本体109の外部へ出射される。
As shown in FIG. 6, when the surveying instrument main body 109 is tilted by an angle θ1, the silicone oils C1 and C2 in the transparent container 103 are wedge-shaped with a slope angle θ1. Laser light L emitted from the laser diode 101 and collimated by the light projecting lens 102 is wedge-shaped silicone oil C.
When it passes through C1 and C2, it is refracted and becomes a laser beam L having a deviation angle θ2 and is emitted to the outside of the surveying instrument main body 109.

【0007】シリコーンオイルC1,C2の屈折率をそ
れぞれ、n1,n2とすると、補正の条件式θ2=(n
1+n2−2)θ1が与えられ、n1=n2=1.5の
シリコーンオイルC1,C2を使用すれば、レーザ光L
の傾き補正が成り立つことになる。すなわち、レーザ光
Lが自動的に鉛直方向へ指向するように補正され、測量
機本体109の傾斜による測定誤差が補正される。
Assuming that the refractive indices of the silicone oils C1 and C2 are n1 and n2, respectively, the correction conditional expression θ2 = (n
1 + n2-2) θ1 is given, and if the silicone oils C1 and C2 of n1 = n2 = 1.5 are used, the laser beam L
The inclination correction of will be established. That is, the laser light L is automatically corrected to be directed in the vertical direction, and the measurement error due to the inclination of the surveying instrument main body 109 is corrected.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のレー
ザ投光測量機においては、温度変化(例えば−20゜〜
+50)によってシリコーンオイルの屈折率が変化し、
その結果補正精度が悪くなるという問題があった。
However, in the above laser projection surveying instrument, there is a temperature change (for example, -20.degree.
+50) changes the refractive index of silicone oil,
As a result, there is a problem that the correction accuracy becomes poor.

【0009】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は高い補正精度を維持することがで
きる測量機の自動傾き補正装置を提供することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an automatic inclination correction device for a surveying instrument that can maintain high correction accuracy.

【0010】[0010]

【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記載の発明のレーザ投光装置の自動傾き補正
装置は、光源から出射された光を平行光にする第1の光
学部材と、自由液面を有する透明な第1の液体が収容さ
れた容器とを備えた測量機の自動傾き補正装置におい
て、入射側光学部材と出射側光学部材とで構成され、前
記第1の液体の自由液面を透過した光の傾きを変更する
第2の光学部材を備え、前記出射側光学部材からの出射
光が鉛直方向へ出射されるように、前記入射側光学部材
の内部空間に透明の第2の液体を収容し、前記入射側光
学部材と前記出射側光学部材との焦点距離を前記第1の
液体の屈折率に応じて設定した。
In order to solve the above-mentioned problems, an automatic tilt correction device for a laser projecting device according to a first aspect of the invention is a first optical member for converting light emitted from a light source into parallel light. And a container in which a transparent first liquid having a free liquid surface is accommodated, the automatic tilt correction device for a surveying instrument, comprising an incident side optical member and an outgoing side optical member, wherein the first liquid And a second optical member for changing the inclination of the light transmitted through the free liquid surface, and transparent to the internal space of the incident side optical member so that the emitted light from the emission side optical member is emitted in the vertical direction. Of the second liquid, and the focal length between the incident-side optical member and the exit-side optical member was set according to the refractive index of the first liquid.

【0011】請求項2記載の発明のレーザ投光装置の自
動傾き補正装置は、前記入射側光学部材の上部内壁面
を、前記第2の液体中の気泡を光軸中心を外れた位置に
集める凹面又は傾斜面にした。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an automatic tilt correcting device for a laser projecting device, wherein an upper inner wall surface of the incident side optical member is gathered at a position where bubbles in the second liquid are deviated from the optical axis center. It was concave or inclined.

【0012】請求項3記載の発明のレーザ投光装置の自
動傾き補正装置は、光源から出射された光を平行光にす
る第1の光学部材と、自由液面を有する透明な液体が収
容され、入射面及び出射面を有する容器とを備えた測量
機の自動傾き補正装置において、入射側光学部材と出射
側光学部材とで構成され、前記液体の自由液面を透過し
た光の傾きを変更する第2の光学部材を備え、前記入射
側光学部材が前記容器の入射面又は出射面を構成し、前
記出射側光学部材からの出射光が鉛直方向へ出射される
ように、前記入射側光学部材と前記出射側光学部材との
焦点距離を前記液体の屈折率に応じて設定した。
According to another aspect of the present invention, there is provided an automatic tilt correction device for a laser projecting device, which accommodates a first optical member for collimating light emitted from a light source and a transparent liquid having a free liquid surface. In an automatic tilt correction device for a surveying instrument having a container having an entrance surface and an exit surface, the tilt of light transmitted through the free liquid surface of the liquid is configured by an entrance-side optical member and an exit-side optical member. And a second optical member, wherein the incident-side optical member constitutes an incident surface or an outgoing surface of the container, and the incident-side optical member is configured so that light emitted from the outgoing-side optical member is emitted in a vertical direction. The focal length between the member and the emission-side optical member was set according to the refractive index of the liquid.

【0013】[0013]

【作用】請求項1記載の発明のレーザ投光装置の自動傾
き補正装置では、容器内に収容されたの第1の液体の屈
折率が変化すると、第1の液体の屈折角も変化するが、
第2の光学部材の入射側光学部材の焦点距離が変化し、
第2の光学部材の倍率も変化するので、第2の光学部材
の出射側光学部材からの出射光の補正角度は温度変化に
よる第1の液体の屈折率の変化をキャンセルすることが
できる。
In the automatic tilt correction device for the laser projecting device according to the first aspect of the present invention, when the refractive index of the first liquid contained in the container changes, the refraction angle of the first liquid also changes. ,
The focal length of the incident side optical member of the second optical member changes,
Since the magnification of the second optical member also changes, the correction angle of the outgoing light from the outgoing optical member of the second optical member can cancel the change in the refractive index of the first liquid due to the change in temperature.

【0014】請求項2記載の発明のレーザ投光装置の自
動傾き補正装置では、前記入射側光学部材の上部内壁面
を、前記第2の液体中の気泡を光軸中心を外れた位置に
集める凹面又は傾斜面にしたので、第2の液体中の気泡
が光路に影響を与えない。
According to another aspect of the present invention, there is provided an automatic tilt correcting device for a laser projecting device, wherein the upper inner wall surface of the incident side optical member collects bubbles in the second liquid at a position deviated from the optical axis center. Since it is concave or inclined, the bubbles in the second liquid do not affect the optical path.

【0015】請求項3記載の発明のレーザ投光装置の自
動傾き補正装置では、第2の光学部材の出射側光学部材
からの出射光の補正角度は温度変化による第1の液体の
屈折率の変化をほとんどキャンセルすることができる。
In the automatic tilt correction device for a laser projection apparatus according to the third aspect of the present invention, the correction angle of the light emitted from the emission side optical member of the second optical member is the refractive index of the first liquid due to temperature change. You can almost cancel the change.

【0016】[0016]

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1はこの発明の第1実施例に係る自動傾
き補正装置を示す全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an automatic inclination correcting device according to a first embodiment of the present invention.

【0018】自動傾き補正装置は、レーザダイオード
(光源)1から上方へ出射されたレーザ光Lを平行光に
するコリメータレンズ(第1の光学部材)2と、コリメ
ータレンズ2からの平行光が透過される透明容器(容
器)3と、透明容器3からの出射光Lの傾きを拡大する
ケプラー式望遠鏡(第2の光学部材)6とで構成されて
いる。この自動傾き補正装置を構成するコリメータレン
ズ2等は、例えば図示しないレーザ投光測量機の本体内
にそれぞれ固定される。
The automatic tilt correction apparatus transmits a collimator lens (first optical member) 2 for collimating a laser beam L emitted upward from a laser diode (light source) 1 and a collimated light from the collimator lens 2. The transparent container (container) 3 and the Kepler-type telescope (second optical member) 6 that expands the inclination of the light L emitted from the transparent container 3 are configured. The collimator lens 2 and the like constituting this automatic tilt correction device are fixed in the main body of a laser projection surveying instrument (not shown), for example.

【0019】前記レーザダイオード1はコリメータレン
ズ2の焦点距離f1の位置に配置されている。
The laser diode 1 is arranged at the focal length f1 of the collimator lens 2.

【0020】前記透明容器3の上面3aと下面3bとは
互いに平行であり、透明容器3内には屈折率n=1.4
1のシリコーンオイル(透明な第1の液体)C1 が封入
され、しかも透明容器3内にはシリコーンオイルC1 の
液面と接する空間7が形成されている。シリコーンオイ
ルC1 は透明容器3の容積の約1/4を占める。
The upper surface 3a and the lower surface 3b of the transparent container 3 are parallel to each other, and the refractive index n = 1.4 in the transparent container 3.
A first silicone oil (transparent first liquid) C1 is enclosed, and a space 7 is formed in the transparent container 3 in contact with the liquid surface of the silicone oil C1. The silicone oil C1 occupies about 1/4 of the volume of the transparent container 3.

【0021】前記ケプラー式望遠鏡6は、内部空間にシ
リコーンオイル(透明な第2の液体)C2 が封入され、
且つ透明容器3を透過した光を集光して、焦点距離f2
の位置にレーザダイオード1の2次光源11を作る入射
側凸レンズ(入射側光学部材)4と、2次光源11から
の光を平行光にする出射側凸レンズ(出射側光学部材)
5とで構成されている。シリコーンオイルC2 とシリコ
ーンオイルC1 との温度特性、屈折率は同じである。
In the Kepler-type telescope 6, silicone oil (transparent second liquid) C2 is enclosed in the internal space,
In addition, the light transmitted through the transparent container 3 is condensed and the focal length f2
An incident side convex lens (incident side optical member) 4 for forming the secondary light source 11 of the laser diode 1 at the position of, and an emitting side convex lens (emission side optical member) for making the light from the secondary light source 11 parallel light
It is composed of 5 and 5. Silicone oil C2 and silicone oil C1 have the same temperature characteristics and refractive index.

【0022】前記入射側凸レンズ4と出射側凸レンズ5
との焦点距離f2,f3はシリコーンオイルC1 の屈折
率に応じて設定されている。入射側凸レンズ4の上部内
壁面4aは傾斜面であり、シリコーンオイルC2 中の気
泡は光軸中心を外れた位置に集められる。
The entrance side convex lens 4 and the exit side convex lens 5
The focal lengths f2 and f3 of and are set according to the refractive index of the silicone oil C1. The upper inner wall surface 4a of the incident-side convex lens 4 is an inclined surface, and the bubbles in the silicone oil C2 are collected at a position off the optical axis center.

【0023】次に、この自動傾き補正装置の動作原理を
説明する。
Next, the operation principle of this automatic inclination correction device will be described.

【0024】レーザダイオード1からのレーザ光Lはコ
リメータレンズ2で平行光になり、透明容器3内のシリ
コーンオイルC1 に入射する。レーザ投光測量機の本体
が角度θ1だけ傾いた場合、透明容器3も傾くが、透明
容器3内のシリコーンオイルC1 の液面は水平を保つの
で、勾配角θ1をもつ楔状になる。このシリコーンオイ
ルC1 を透過したレーザ光Lは角度θ2、 θ2=(n−1)・θ1 (1)式 だけ傾き、ケプラー式望遠鏡6に入射する。(nはシリ
コーンオイルの屈折率) θ2の傾きをもったレーザ光Lは、入射側凸レンズ4の
焦点距離f2と出射側凸レンズ5の焦点距離f3とによ
る倍率によって、角度θ3、 θ3=θ2・f2/f3 (2)式 をもったレーザ光Lになり、鉛直上方へ出射される。
The laser light L from the laser diode 1 is collimated by the collimator lens 2 and is incident on the silicone oil C1 in the transparent container 3. When the main body of the laser projection surveying instrument is tilted by the angle θ1, the transparent container 3 is also tilted, but since the liquid level of the silicone oil C1 in the transparent container 3 is kept horizontal, it becomes a wedge shape having a gradient angle θ1. The laser beam L transmitted through the silicone oil C1 is incident on the Kepler-type telescope 6 after being inclined by the angles θ2, θ2 = (n−1) · θ1 (1). (N is the refractive index of the silicone oil) The laser light L having an inclination of θ2 has angles θ3, θ3 = θ2 · f2 depending on the magnification of the focal length f2 of the incident side convex lens 4 and the focal length f3 of the output side convex lens 5. / F3 The laser light L having the formula (2) is emitted and emitted vertically upward.

【0025】つまり、自動傾き補正された角度θ3は、
(2)式に(1)式を代入し、 θ3={(n−1)・θ1}・f2/f3 (3)式 となる。
That is, the angle θ3 which is automatically tilt-corrected is
By substituting the equation (1) into the equation (2), θ3 = {(n−1) · θ1} · f2 / f3 Equation (3) is obtained.

【0026】(3)式より、装置全体の傾き角度θ1と
補正された角度θ3は等しくなければならないので、θ
1=θ3=θと置くと、 f2/f3=1/(n−1) (4)式 の傾き補正の条件が導き出される。
From the equation (3), since the tilt angle θ1 of the entire apparatus and the corrected angle θ3 must be equal, θ
When 1 = θ3 = θ is set, the condition for inclination correction of f2 / f3 = 1 / (n−1) (4) is derived.

【0027】シリコーンオイルC1 はレーザ投光測量機
の本体に生じる振動の減衰を考慮し、粘性などの点で適
当なものを自由に選ぶことができる。このようにしてシ
リコーンオイルC1 の屈折率が決まるので、ケプラー式
望遠鏡6内の入射側凸レンズ4及び出射側凸レンズ5の
焦点距離f2,f3を傾き補正の条件式を満たすように
設定すればよい。
The silicone oil C1 can be freely selected from the viewpoint of viscosity and the like in consideration of damping of vibration generated in the main body of the laser projection surveying instrument. Since the refractive index of the silicone oil C1 is determined in this way, the focal lengths f2 and f3 of the incident-side convex lens 4 and the exit-side convex lens 5 in the Keplerian telescope 6 may be set so as to satisfy the conditional expression for tilt correction.

【0028】次に、温度変化があった場合の補正機能を
説明する。
Next, the correction function when there is a temperature change will be described.

【0029】温度変化により、前記透明容器3内のシリ
コーンオイルC1 の屈折率がΔn変化し、入射側凸レン
ズ4内のシリコーンオイルC2 の屈折率も変化し、焦点
距離f2がf2′に変化すると、前記(4)式の補正条
件は、 f2′/f3=1/(n+Δn−1) (4)′式 となる。前記入射側凸レンズ4の曲率半径をそれぞれr
1,r2とすると、レンズの関係式は、 1/f2=(n−1)・(1/r1−1/r2) (5)式 であるから、シリコーンオイルC1 の屈折率nが変化す
ると、 となり、=1/f2と、変化分の=1/Δf2にな
り、 1/f2′=(1/f2)+(1/Δf2) (5)″式 よって、f2′は、 f2′=(f2・Δf2)/(f2+Δf2) (6)式 更に、f2′/f3に(6)式を代入して、 f2′/f3=(f2/f3)・Δf2/(f2+Δf2) (7)式 これに、(4)式、(5)′式を代入すると、 f2′/f3=1/(n-1) ・(1/Δn)/{(1/(n-1))+(1/n)} =1/(n+Δn−1) (8)式 となり、(4)′式と一致する。
When the temperature changes, the refractive index of the silicone oil C1 in the transparent container 3 changes by Δn, the refractive index of the silicone oil C2 in the convex lens 4 on the incident side also changes, and the focal length f2 changes to f2 '. The correction condition of the equation (4) is f2 ′ / f3 = 1 / (n + Δn−1) (4) ′. The radius of curvature of the incident side convex lens 4 is r
1 and r2, the relational expression of the lens is 1 / f2 = (n-1). (1 / r1-1 / r2) (5). Therefore, when the refractive index n of the silicone oil C1 changes, Then, = 1 / f2, and the change amount becomes 1 / Δf2. 1 / f2 ′ = (1 / f2) + (1 / Δf2) (5) ″ Equation Therefore, f2 ′ is f2 ′ = (f2 .DELTA.f2) / (f2 + .DELTA.f2) Expression (6) Further, by substituting Expression (6) into f2 '/ f3, f2' / f3 = (f2 / f3) .DELTA.f2 / (f2 + .DELTA.f2) Expression (7) Substituting the equations (4) and (5) ', f2' / f3 = 1 / (n-1). (1 / Δn) / {(1 / (n-1)) + (1 / n)} = 1 / (n + Δn-1) Equation (8) is obtained, which coincides with Equation (4) '.

【0030】すなわち、透明容器3内のシリコーンオイ
ルC1 の屈折率nが変化すると、屈折角θ2が変化する
が、入射側凸レンズ4の焦点f2が変化し、拡大倍率も
変化するので、補正角度θ3は温度変化によるシリコー
ンオイルC1 の屈折率nの変化をキャンセルすることが
できる。
That is, when the refractive index n of the silicone oil C1 in the transparent container 3 changes, the refraction angle θ2 changes, but the focus f2 of the incident-side convex lens 4 changes and the enlargement magnification also changes, so the correction angle θ3. Can cancel the change in the refractive index n of the silicone oil C1 due to the temperature change.

【0031】この自動傾き補正装置の応用例の1つとし
ては、レーザ光Lを鉛直上方へ出射するレーザ投光測量
機が考えられる。
As one application example of this automatic inclination correction device, a laser projection surveying instrument that emits a laser beam L vertically upward can be considered.

【0032】この第1実施例の自動傾き補正装置によれ
ば、温度変化によってシリコーンオイルC1 の屈折率が
変化したとしても、高い補正精度を維持することができ
る。
According to the automatic inclination correcting apparatus of the first embodiment, high correction accuracy can be maintained even if the refractive index of the silicone oil C1 changes due to the temperature change.

【0033】図2はこの発明の第2実施例に係る自動傾
き補正装置を示す全体構成図である。前述の実施例と共
通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 2 is an overall configuration diagram showing an automatic inclination correcting apparatus according to the second embodiment of the present invention. The same parts as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0034】第1実施例ではレーザダイオード1から上
方へレーザ光Lを出射させた場合の傾き補正について述
べたが、この第2実施例ではレーザダイオード1から下
方へレーザ光Lを出射させた場合の傾き補正について述
べる。
In the first embodiment, the tilt correction when the laser light L is emitted upward from the laser diode 1 has been described. In the second embodiment, when the laser light L is emitted downward from the laser diode 1. The inclination correction of will be described.

【0035】図1に示す第1実施例とは、コリメータレ
ンズ2、透明容器3及びこの透明容器3からの出射光L
の傾きを変更する第2の光学部材の配置が逆になる点、
第2の光学部材としてケプラー式望遠鏡6に代えてガリ
レオ式望遠鏡16を用いた点が、構成上相違する。
The first embodiment shown in FIG. 1 is different from the collimator lens 2, the transparent container 3 and the light L emitted from this transparent container 3.
The point where the arrangement of the second optical member for changing the inclination of is reversed,
The configuration is different in that a Galileo telescope 16 is used instead of the Keplerian telescope 6 as the second optical member.

【0036】ガリレオ式望遠鏡16は、内部空間にシリ
コーンオイル(透明な第2の液体)C2 が封入され、且
つ透明容器3を透過した光を集光する入射側凸レンズ
(入射側光学部材)14と、出射側凹レンズ(出射側光
学部材)15とで構成されている。入射側凸レンズ14
の上部内壁面14aは凹面形状であり、シリコーンオイ
ルC2 中の気泡は光軸中心を外れた位置に集められる。
The Galileo telescope 16 includes an incident side convex lens (incident side optical member) 14 for condensing the light transmitted through the transparent container 3 in which silicone oil (transparent second liquid) C2 is enclosed in the internal space. , A concave lens on the exit side (optical member on the exit side) 15. Incident side convex lens 14
The inner wall surface 14a of the upper part has a concave shape, and the bubbles in the silicone oil C2 are collected at a position off the optical axis center.

【0037】この第2実施例の自動傾き補正装置の動作
原理、温度変化時の補正機能については第1実施例と同
様であり、説明を省略する。
The operation principle of the automatic inclination correcting apparatus of the second embodiment and the correction function when the temperature changes are the same as those of the first embodiment, and the explanation thereof will be omitted.

【0038】この第2実施例の自動傾き補正装置によれ
ば、レーザ光Lを鉛直下方に出射させるためのレーザ光
投光装置に使用でき、温度変化によってシリコーンオイ
ルC1 の屈折率が変化したとしても、高い補正精度を維
持することができる。
According to the automatic inclination correcting device of the second embodiment, it can be used in a laser beam projecting device for emitting the laser beam L vertically downward, and it is assumed that the refractive index of the silicone oil C1 changes due to the temperature change. Also, high correction accuracy can be maintained.

【0039】図3はこの発明の第3実施例に係る自動傾
き補正装置を示す全体構成図である。前述の実施例と共
通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 3 is an overall configuration diagram showing an automatic inclination correcting apparatus according to the third embodiment of the present invention. The same parts as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0040】図2に示す第2実施例とは、透明容器3と
ガリレオ式望遠鏡16の入射側凸レンズ14とを一体に
した点だけが、構成上相違する。
The second embodiment shown in FIG. 2 differs from the second embodiment only in that the transparent container 3 and the incident-side convex lens 14 of the Galileo telescope 16 are integrated.

【0041】すなわち、透明容器13の出射面部13b
が球面状に形成され、出射面部13bにシリコーンオイ
ルCが満たされることにより、ガリレオ式望遠鏡26の
入射側凸レンズ24が構成される。
That is, the exit surface portion 13b of the transparent container 13
Is formed in a spherical shape, and the exit surface portion 13b is filled with the silicone oil C, so that the incident-side convex lens 24 of the Galileo telescope 26 is configured.

【0042】次に、この第3実施例の自動傾き補正装置
の動作原理を説明する。
Next, the operation principle of the automatic inclination correcting device of the third embodiment will be described.

【0043】レーザダイオード1からのレーザ光Lはコ
リメータレンズ2で平行光になり、透明容器13内のシ
リコーンオイルCに入射する。レーザ投光測量機の本体
が角度θ1だけ傾いた場合、透明容器13も傾くが、透
明容器13内のシリコーンオイルCの液面は水平を保つ
ので、勾配角θ1をもつ楔状になる。このシリコーンオ
イルCを透過したレーザ光Lは角度θ2、 θ2=(1−1/n)θ1 (11)式 だけ傾き、ガリレオ式望遠鏡26に入射する。(nはシ
リコーンオイルの屈折率) θ2の傾きをもったレーザ光Lは、入射側凸レンズ24
の焦点距離f2と出射側凸レンズ15との焦点距離f3
による倍率によって、角度θ3、 θ3=θ2・f2/f3 (12)式 をもったレーザ光Lになり、鉛直方向に出射される。
The laser light L from the laser diode 1 is collimated by the collimator lens 2 and is incident on the silicone oil C in the transparent container 13. When the main body of the laser projection surveying instrument is tilted by the angle θ1, the transparent container 13 is also tilted, but since the liquid level of the silicone oil C in the transparent container 13 is kept horizontal, it becomes a wedge shape having a gradient angle θ1. The laser light L transmitted through the silicone oil C is incident on the Galilean telescope 26 with an angle θ2, θ2 = (1-1 / n) θ1 (11). (N is the refractive index of silicone oil) The laser light L having an inclination of θ2 is reflected by the incident-side convex lens 24.
Focal length f2 and the focal length f3 between the exit side convex lens 15
The laser light L having the angle θ3 and the angle θ3 = θ2 · f2 / f3 (12) is obtained by the magnification by, and is emitted in the vertical direction.

【0044】つまり、自動傾き補正された角度θ3は、
(12)式に(11)式を代入し、 θ3=(1−1/n)θ1・(f2/f3) (13)式 となる。
That is, the angle θ3 that has been automatically tilt-corrected is
By substituting the equation (11) into the equation (12), θ3 = (1-1 / n) θ1 · (f2 / f3) becomes the equation (13).

【0045】(13)式より、装置全体の傾き角度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/f3=n/(n−1) (14)式 の傾き補正の条件が導き出される。
From the equation (13), the tilt angle θ1 of the entire apparatus is
Since the corrected angle θ3 must be equal,
When θ1 = θ3 = θ is set, the condition for tilt correction of f2 / f3 = n / (n−1) (14) is derived.

【0046】シリコーンオイルCはレーザ投光測量機の
本体に生じる振動の減衰を考慮し、粘性などの点で適当
なものを自由に選ぶことができる。このようにしてシリ
コーンオイルCの屈折率が決まるので、ガリレオ式望遠
鏡26の入射側凸レンズ24及び出射側凸レンズ15の
焦点距離f2,f3を傾き補正の条件式を満たすように
設定すればよい。
The silicone oil C can be freely selected from the viewpoint of viscosity and the like in consideration of damping of vibrations generated in the main body of the laser projection surveying instrument. Since the refractive index of the silicone oil C is determined in this manner, the focal lengths f2 and f3 of the incident-side convex lens 24 and the exit-side convex lens 15 of the Galileo telescope 26 may be set so as to satisfy the conditional expression for tilt correction.

【0047】次に、温度変化があった場合の補正機能を
説明する。
Next, the correction function when there is a temperature change will be described.

【0048】温度変化により、前記透明容器13内のシ
リコーンオイルCの屈折率がΔn変化し、焦点距離f2
がf2′に変化すると、前記(14)式の補正条件は、 f2′/f3=(n+Δn)/(n+Δn−1) (14)′式 となる。入射側凸レンズ24の曲率半径をrとすると、
レンズの関係式は、 f2=r/(1−n) であるから、シリコーンオイルCの屈折率nがn+Δn
変化すると、入射側凸レンズ24の焦点距離f2′は、 f2′=r/{1−(n+Δn)} となり、=1/f2と、変化分の=1/Δf2にな
り、 1/f2′=(1/f2)−(1/Δf2) f2′=(f2・Δf2)/(Δf2−f2) よって、f2′/f3は、 f2′/f3=(f2・Δf2)/{f3(Δf2−f2)} =(f2/f3)・{Δf2/(Δf2−f2)} =n/(n−1)・(r/Δn)/{(r/Δn)−(r/(1−n))} =n/(n+Δn−1) (15)式 (14)′式と(15)式は完全には一致しないが補正
方向としては良い。
Due to the temperature change, the refractive index of the silicone oil C in the transparent container 13 changes by Δn, and the focal length f2
Is changed to f2 ', the correction condition of the equation (14) becomes f2' / f3 = (n + Δn) / (n + Δn-1) (14) '. When the radius of curvature of the incident-side convex lens 24 is r,
Since the relational expression of the lens is f2 = r / (1-n), the refractive index n of the silicone oil C is n + Δn.
When changed, the focal length f2 ′ of the incident-side convex lens 24 becomes f2 ′ = r / {1- (n + Δn)} Then, = 1 / f2, and the change amount becomes 1 / Δf2. 1 / f2 ′ = (1 / f2) − (1 / Δf2) f2 ′ = (f2 · Δf2) / (Δf2-f2) Therefore, f2 ′ / f3 is f2 ′ / f3 = (f2 · Δf2) / {f3 (Δf2-f2)} = (f2 / f3) · {Δf2 / (Δf2-f2)} = n / (n−1) · (R / Δn) / {(r / Δn)-(r / (1-n))} = n / (n + Δn-1) Equation (15) Equation (14) ′ and Equation (15) are completely the same. Not as a correction direction.

【0049】温度補正の誤差Δθは(15)式/(1
4)′式の割合で算出される。
The error Δθ in temperature correction is expressed by the equation (15) / (1
4) 'is calculated as a ratio.

【0050】 Δθ=n/(n+Δn)・θ (16)式 (16)式にn=1.5、Δn=0.01を入れると、 θ=10′のときΔθ=4″ θ=30′のときΔθ=12″ θ=1゜のときΔθ=24″ となり、実際の補正角が10′くらいなので温度変化に
よるシリコーンオイルCの屈折率nの変化をほとんどキ
ャンセルすることができることが分かる。
Δθ = n / (n + Δn) · θ Equation (16) If n = 1.5 and Δn = 0.01 are added to the equation (16), when θ = 10 ′, Δθ = 4 ″ θ = 30 ′ Δθ = 12 ″ when θ = 1 °, Δθ = 24 ″ when θ = 1 °, and it can be understood that the change in the refractive index n of the silicone oil C due to the temperature change can be almost canceled because the actual correction angle is about 10 ′.

【0051】図4はこの発明の第4実施例に係る自動傾
き補正装置を示す全体構成図である。前述の実施例と共
通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing an automatic inclination correcting device according to the fourth embodiment of the present invention. The same parts as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0052】図1に示した第1実施例に対し、透明容器
3とケプラー式望遠鏡6の入射側凸レンズ4とを一体に
した点だけが構成上相違する。
The configuration is different from the first embodiment shown in FIG. 1 only in that the transparent container 3 and the incident-side convex lens 4 of the Keplerian telescope 6 are integrated.

【0053】すなわち、透明容器33の入射面部33b
が球面状に形成され、入射面部33bにシリコーンオイ
ルCが満たされることにより、ケプラー式望遠鏡36の
入射側凸レンズ34が構成される。
That is, the incident surface portion 33b of the transparent container 33
Is formed into a spherical shape, and the incident surface portion 33b is filled with the silicone oil C, whereby the incident-side convex lens 34 of the Kepler-type telescope 36 is configured.

【0054】この装置の動作原理、温度変化時の補正機
能については、第3実施例とほぼ同様であり、説明を省
略する。
The operation principle of this device and the correction function when the temperature changes are substantially the same as those in the third embodiment, and the description thereof will be omitted.

【0055】この第3,4実施例の自動傾き補正装置に
よれば、第1,2実施例とほぼ同様の効果を得ることが
できるとともに、入射側凸レンズ24が透明容器13の
入射面又は出射面13bを構成するので、部品点数が減
る。
According to the automatic tilt correcting devices of the third and fourth embodiments, substantially the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, and the incident-side convex lens 24 makes the incident surface of the transparent container 13 or the exit thereof. Since the surface 13b is formed, the number of parts is reduced.

【0056】なお、前述の第1、第2実施例では、透明
容器3内に収容する第1の液体と、ケプラー式望遠鏡6
やガリレオ式望遠鏡16などの第2光学部材の入射側凸
レンズ4,14内に収容する第2の液体とを、それぞれ
同じ温度特性のシリコーンオイルを用いたが、温度特性
が同じであれば異なる液体でもよい。
In the first and second embodiments described above, the first liquid contained in the transparent container 3 and the Keplerian telescope 6 are used.
Silicone oils having the same temperature characteristics are used as the second liquid to be housed in the incident side convex lenses 4 and 14 of the second optical member such as the Galileo telescope 16 or the like, but if the temperature characteristics are the same, different liquids are used. But it's okay.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
のレーザ投光装置の自動傾き補正装置によれば、容器内
に収容されたの第1の液体の屈折率が変化すると、第1
の液体の屈折角も変化するが、第2の光学部材の入射側
光学部材の焦点距離が変化し、第2の光学部材の倍率も
変化するので、第2の光学部材の出射側光学部材からの
出射光の補正角度は温度変化による第1の液体の屈折率
の変化をキャンセルすることができ、温度変化に影響さ
れない精度の高い自動傾き補正ができる。
As described above, according to the automatic tilt correction device of the laser projector of the first aspect of the present invention, when the refractive index of the first liquid contained in the container changes,
Although the refraction angle of the liquid also changes, the focal length of the incident-side optical member of the second optical member changes and the magnification of the second optical member also changes. The correction angle of the emitted light can cancel the change in the refractive index of the first liquid due to the temperature change, and the automatic tilt correction with high accuracy that is not affected by the temperature change can be performed.

【0058】請求項2記載の発明のレーザ投光装置の自
動傾き補正装置によれば、前記入射側光学部材の上部内
壁面を、前記第2の液体中の気泡を光軸中心を外れた位
置に集める凹面又は傾斜面にしたので、第2の液体中の
気泡が光路に影響を与えない。
According to the automatic tilt correcting device of the laser projecting device of the second aspect of the invention, the position of the bubble in the second liquid off the optical axis center on the upper inner wall surface of the incident side optical member. Since the concave surface or the inclined surface is collected, the bubbles in the second liquid do not affect the optical path.

【0059】請求項3記載の発明のレーザ投光装置の自
動傾き補正装置によれば、第2の光学部材の出射側光学
部材からの出射光の補正角度は温度変化による第1の液
体の屈折率の変化をほとんどキャンセルすることができ
るとともに、第2の光学部材の入射側光学部材が容器の
入射面又は出射面を構成するので、部品点数が減る。
According to the automatic tilt correction device of the laser projection device of the third aspect, the correction angle of the light emitted from the emission side optical member of the second optical member is the refraction of the first liquid due to the temperature change. Most of the change in the rate can be canceled, and the number of parts is reduced because the incident side optical member of the second optical member constitutes the incident surface or the exit surface of the container.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1はこの発明の第1実施例に係る自動傾き補
正装置を示す全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an automatic tilt correction device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2はこの発明の第2実施例に係る自動傾き補
正装置を示す全体構成図である。
FIG. 2 is an overall configuration diagram showing an automatic tilt correction device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】図3はこの発明の第3実施例に係る自動傾き補
正装置を示す全体構成図である。
FIG. 3 is an overall configuration diagram showing an automatic tilt correction device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】図4はこの発明の第4実施例に係る自動傾き補
正装置を示す全体構成図である。
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing an automatic tilt correction device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】図5は従来の自動傾き補正装置を備えたレーザ
投光測量機の縦断面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a laser projection surveying instrument equipped with a conventional automatic tilt correction device.

【図6】図6は図5のレーザ投光測量機が傾いた状態を
示す縦断面図である。
6 is a vertical cross-sectional view showing a state in which the laser projection surveying instrument of FIG. 5 is tilted.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザダイオード 2 コリメータレンズ 3,13 透明容器 4,14,24 入射側凸レンズ 5,15 出射側凸レンズ 6,16 ケプラー式望遠鏡 26 ガリレオ式望遠鏡 C,C1,C2 シリコーンオイル 1 Laser diode 2 Collimator lens 3,13 Transparent container 4,14,24 Incident side convex lens 5,15 Egress side convex lens 6,16 Kepler type telescope 26 Galileo type telescope C, C1, C2 Silicone oil

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源から出射された光を平行光にする第
1の光学部材と、 自由液面を有する透明な第1の液体が収容された容器と
を備えた測量機の自動傾き補正装置において、 入射側光学部材と出射側光学部材とで構成され、前記第
1の液体の自由液面を透過した光の傾きを変更する第2
の光学部材を備え、 前記出射側光学部材からの出射光が鉛直方向へ出射され
るように、前記入射側光学部材の内部空間に透明の第2
の液体を収容し、前記入射側光学部材と前記出射側光学
部材との焦点距離を前記第1の液体の屈折率に応じて設
定したことを特徴とする測量機の自動傾き補正装置。
1. An automatic tilt correction device for a surveying instrument, comprising: a first optical member for collimating light emitted from a light source into parallel light; and a container containing a transparent first liquid having a free liquid surface. In the second aspect of the present invention, the second aspect includes an incident side optical member and an outgoing side optical member, and changes the inclination of light transmitted through the free liquid surface of the first liquid.
A second transparent member is provided in the inner space of the incident side optical member so that the light emitted from the emission side optical member is emitted in the vertical direction.
And a focal length between the entrance side optical member and the exit side optical member is set according to the refractive index of the first liquid.
【請求項2】 前記入射側光学部材の上部内壁面を、前
記第2の液体中の気泡を光軸中心を外れた位置に集める
凹面又は傾斜面にしたことを特徴とする請求項1記載の
測量機の自動傾き補正装置。
2. The upper inner wall surface of the incident side optical member is formed as a concave surface or an inclined surface for collecting bubbles in the second liquid at a position deviated from the optical axis center. Automatic tilt correction device for surveying instruments.
【請求項3】 光源から出射された光を平行光にする第
1の光学部材と、 自由液面を有する透明な液体が収容され、入射面及び出
射面を有する容器とを備えた測量機の自動傾き補正装置
において、 入射側光学部材と出射側光学部材とで構成され、前記液
体の自由液面を透過した光の傾きを変更する第2の光学
部材を備え、 前記入射側光学部材が前記容器の入射面又は出射面を構
成し、 前記出射側光学部材からの出射光が鉛直方向へ出射され
るように、前記入射側光学部材と前記出射側光学部材と
の焦点距離を前記液体の屈折率に応じて設定したことを
特徴とする測量機の自動傾き補正装置。
3. A surveying instrument comprising: a first optical member for collimating light emitted from a light source into parallel light; and a container containing a transparent liquid having a free liquid surface and having an incident surface and an emission surface. The automatic tilt correction apparatus includes a second optical member configured to include an incident side optical member and an exit side optical member, and changing a tilt of light transmitted through a free liquid surface of the liquid, wherein the incident side optical member is The focal length between the incident side optical member and the emission side optical member is set so that the light exiting from the emission side optical member constitutes the incident surface or the emission surface of the container and is emitted in the vertical direction. An automatic tilt correction device for a surveying instrument, which is set according to the rate.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108716907A (en) * 2018-05-24 2018-10-30 安徽江淮汽车集团股份有限公司 Horizontal measurement tool

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CN108716907A (en) * 2018-05-24 2018-10-30 安徽江淮汽车集团股份有限公司 Horizontal measurement tool

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