特開 2024-51267 レベリングシステムおよびレーザ受光器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024051267

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】レベリングシステムおよびレーザ受光器

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20240404BHJP

   G01C 15/02 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 103C

G01C15/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022157330

(22)【出願日】2022-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】110004060

【氏名又は名称】弁理士法人あお葉国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100077986

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100139745

【弁理士】

【氏名又は名称】丹波 真也

(74)【代理人】

【識別番号】100168088

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 悠

(74)【代理人】

【識別番号】100187182

【弁理士】

【氏名又は名称】川野 由希

(74)【代理人】

【識別番号】100207642

【弁理士】

【氏名又は名称】簾内 里子

(72)【発明者】

【氏名】菊池 武志

(72)【発明者】

【氏名】高野 祐次

(57)【要約】

【課題】レーザ受光器で測定点の高低差を測定する。
【解決手段】レベリングシステム（1）は、測定基準点から所定の高さ（H）で水平にレーザ光（B）を出射する回転レーザ装置（10）と、測定点で前記レーザ光を受光するレーザ受光器（20）と、を備え、前記レーザ受光器は、導光体の両端部に配置された受光部を備え、Ｈ型に配置された、第１の鉛直受光管（23）、第２の鉛直受光管（25）、水平受光管（24）と、前記受光部に接続された演算処理部（31）を備え、前記受光部の各受光信号から前記レーザ光の衝突位置（235）を特定し、前記衝突位置の前記中央位置からの差分距離と、前記差分距離が前記導光体の長さの中央位置を境にプラス側かマイナス側かを検出し、前記第１の鉛直受光管、前記第２の鉛直受光管、および前記水平受光管の前記差分距離のプラス／マイナスの組み合わせに応じて、前記測定点の前記測定基準点に対する高低差を測定する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定基準点から所定の高さで水平にレーザ光を出射する回転レーザ装置と、測定点で前記レーザ光を受光するレーザ受光器と、を備え、
前記レーザ受光器は、受光センサとして，柱状の導光体，前記導光体の両端部に配置された受光部，前記レーザ光を前記導光体の前記両端部に向かって分割する光結合層，を備え、Ｈ型に配置された、第１の鉛直受光管、第２の鉛直受光管、および水平受光管と、前記受光部に接続された演算処理部を備え、
前記演算処理部は、
前記受光部の各受光信号から前記レーザ光の衝突位置を特定し、前記衝突位置の前記中央位置からの差分距離と、前記差分距離が前記導光体の長さの中央位置を境にプラス側とマイナス側のどちらにあるかを検出し、
前記第１の鉛直受光管、前記第２の鉛直受光管、および前記水平受光管の前記差分距離のプラス／マイナスの組み合わせに応じて、前記測定点の前記測定基準点に対する高低差を測定する
ことを特徴とするレベリングシステム。

【請求項2】

前記演算処理部は、
前記第１の鉛直受光管と前記第２の鉛直受光管の前記差分距離が同じ値でともにマイナス値の場合は、前記測定点Ｘが前記測定基準点に対して前記差分距離と同量だけ高くなったと検出し、
前記第１の鉛直受光管と前記第２の鉛直受光管の前記差分距離が同じ値でともにプラス値の場合は、前記測定点Ｘが前記測定基準点に対して前記差分距離と同量だけ低くなったと検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のレベリングシステム。

【請求項3】

前記演算処理部は、
前記第１の鉛直受光管の前記差分距離がプラス値、前記第２の鉛直受光管の前記差分距離がマイナス値、前記水平受光管の前記差分距離がプラスの値の場合、前記レーザ受光器は左に傾いており、前記測定点は前記測定基準点に対して数式１で求める高さ変化ｈだけ低くなったと検出し、
前記第１の鉛直受光管の前記差分距離がプラス値、前記第２の鉛直受光管の前記差分距離がマイナス値、前記水平受光管の前記差分距離がマイナス値の場合、前記レーザ受光器は左に傾いており、前記測定点は前記測定基準点に対して数式１で求める高さ変化ｈだけ高くなったと検出し、
前記第１の鉛直受光管の前記差分距離がマイナス値、前記第２の鉛直受光管の前記差分距離がプラス値、前記水平受光管の前記差分距離がマイナスの値の場合、前記レーザ受光器は右に傾いており、前記測定点は前記測定基準点に対して数式１で求める高さ変化ｈだけ低くなったと検出し、
前記第１の鉛直受光管の前記差分距離がマイナス値、前記第２の鉛直受光管の前記差分距離がプラス値、前記水平受光管の前記差分距離がプラス値の場合、前記レーザ受光器は右に傾いており、前記測定点は前記測定基準点に対して数式１で求める高さ変化ｈだけ高くなったと検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のレベリングシステム。

【数1】

但し、ｈ：高さ変化
Ｄ：水平受光管が検出した差分距離
δ：レーザ受光器の左右方向の傾斜角

【請求項4】

前記水平受光管の前記導光体の半径は、前記第１の鉛直受光管および前記第２の鉛直受光管の半径よりも大きく構成されることを特徴とする請求項１に記載のレベリングシステム。

【請求項5】

前記水平受光管の数が、高さ方向に増設されることを特徴とする請求項１に記載のレベリングシステム。

【請求項6】

測定基準点から所定の高さで水平に出射されるレーザ光を測定点で受光するレーザ受光器であって、
前記レーザ受光器は、受光センサとして，柱状の導光体，前記導光体の両端部に配置された受光部，前記レーザ光を前記導光体の前記両端部に向かって分割する光結合層，を備え、Ｈ型に配置された、第１の鉛直受光管、第２の鉛直受光管、および水平受光管と、前記受光部に接続された演算処理部を備え、
前記演算処理部は、
前記受光部の各受光信号から前記レーザ光の衝突位置を特定し、前記衝突位置の前記中央位置からの差分距離と、前記差分距離が前記導光体の長さの中央位置を境にプラス側とマイナス側のどちらにあるかを検出し、
前記第１の鉛直受光管、前記第２の鉛直受光管、および前記水平受光管の前記差分距離のプラス／マイナスの組み合わせに応じて、前記測定点の前記測定基準点に対する高低差を測定する
ことを特徴とするレーザ受光器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転レーザ装置からの水平なレーザ光を受光してレベリングするための、レベリングシステムおよびレーザ受光器に関する。

【背景技術】

【0002】

建築・土木・内装工事などの測量作業では、水平出し（レベリング）のために、回転レーザ装置とレーザ受光器が利用されている。回転レーザ装置は、測定基準点に据え付けられ、レーザ光源を備えた回転ヘッドを備え、基準とする高さで水平にレーザ光を旋回させる。レーザ受光器は、受光センサを備えた検出体内でレーザ光の衝突位置を検出して、レーザ光に対するレーザ受光器の高さ方向（鉛直方向）の位置を検出する。例えば特許文献１では、受光センサとして複数のフォトダイオートを鉛直な軸線周りに設け、かつ受光センサを鉛直方向に移動可能に構成して、レーザ光を常に受光センサの高さ方向（鉛直方向）中央位置で受光することで、測定基準点からの高低差を算出するレーザ受光器が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１６９９２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のレーザ受光器は、高低差を算出するために、受光センサの高さを調節するボールねじ直動機構が必要であった。また、レーザ受光器の傾斜に起因する誤差を防止するために、チルトセンサを備える必要があった。

【0005】

本発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、ボールねじ直動機構やチルトセンサを使用せずに、測定点の高低差を測定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様のレベリングシステムは、測定基準点から所定の高さで水平にレーザ光を出射する回転レーザ装置と、測定点で前記レーザ光を受光するレーザ受光器と、を備え、前記レーザ受光器は、受光センサとして，柱状の導光体，前記導光体の両端部に配置された受光部，前記レーザ光を前記導光体の前記両端部に向かって分割する光結合層，を備え、Ｈ型に配置された、第１の鉛直受光管、第２の鉛直受光管、および水平受光管と、前記受光部に接続された演算処理部を備え、前記演算処理部は、前記受光部の各受光信号から前記レーザ光の衝突位置を特定し、前記衝突位置の前記中央位置からの差分距離と、前記差分距離が前記導光体の長さの中央位置を境にプラス側とマイナス側のどちらにあるかを検出し、前記第１の鉛直受光管、前記第２の鉛直受光管、および前記水平受光管の前記差分距離のプラス／マイナスの組み合わせに応じて、前記測定点の前記測定基準点に対する高低差を測定する。

【0007】

第２の態様のレベリングシステムでは、第１の態様において、前記演算処理部は、前記第１の鉛直受光管と前記第２の鉛直受光管の前記差分距離が同じ値でともにマイナス値の場合は、前記測定点Ｘが前記測定基準点に対して前記差分距離と同量だけ高くなったと検出し、前記第１の鉛直受光管と前記第２の鉛直受光管の前記差分距離が同じ値でともにプラス値の場合は、前記測定点Ｘが前記測定基準点に対して前記差分距離と同量だけ低くなったと検出するのも好ましい。

【0008】

第３の態様のレベリングシステムでは、第１の態様において、前記演算処理部は、前記第１の鉛直受光管の前記差分距離がプラス値、前記第２の鉛直受光管の前記差分距離がマイナス値、前記水平受光管の前記差分距離がプラスの値の場合、前記レーザ受光器は左に傾いており、前記測定点は前記測定基準点に対して数式１で求める高さ変化ｈだけ低くなったと検出し、前記第１の鉛直受光管の前記差分距離がプラス値、前記第２の鉛直受光管の前記差分距離がマイナス値、前記水平受光管の前記差分距離がマイナス値の場合、前記レーザ受光器は左に傾いており、前記測定点は前記測定基準点に対して数式１で求める高さ変化ｈだけ高くなったと検出し、前記第１の鉛直受光管の前記差分距離がマイナス値、前記第２の鉛直受光管の前記差分距離がプラス値、前記水平受光管の前記差分距離がマイナスの値の場合、前記レーザ受光器は右に傾いており、前記測定点は前記測定基準点に対して数式１で求める高さ変化ｈだけ低くなったと検出し、前記第１の鉛直受光管の前記差分距離がマイナス値、前記第２の鉛直受光管の前記差分距離がプラス値、前記水平受光管の前記差分距離がプラス値の場合、前記レーザ受光器は右に傾いており、前記測定点は前記測定基準点に対して数式１で求める高さ変化ｈだけ高くなったと検出するのも好ましい。

【0009】

第４の態様のレベリングシステムでは、第１～３のいずれかの態様において、前記水平受光管の前記導光体の半径は、前記第１の鉛直受光管および前記第２の鉛直受光管の半径よりも大きく構成されるのも好ましい。

【0010】

第５の態様のレベリングシステムでは、第１～３のいずれかの態様において、前記水平受光管の数が、高さ方向に増設されるのも好ましい。

【0011】

また、第６の態様のレーザ受光器は、測定基準点から所定の高さで水平に出射されるレーザ光を測定点で受光するレーザ受光器であって、前記レーザ受光器は、受光センサとして，柱状の導光体，前記導光体の両端部に配置された受光部，前記レーザ光を前記導光体の前記両端部に向かって分割する光結合層，を備え、Ｈ型に配置された、第１の鉛直受光管、第２の鉛直受光管、および水平受光管と、前記受光部に接続された演算処理部を備え、前記演算処理部は、前記受光部の各受光信号から前記レーザ光の衝突位置を特定し、前記衝突位置の前記中央位置からの差分距離と、前記差分距離が前記導光体の長さの中央位置を境にプラス側とマイナス側のどちらにあるかを検出し、前記第１の鉛直受光管、前記第２の鉛直受光管、および前記水平受光管の前記差分距離のプラス／マイナスの組み合わせに応じて、前記測定点の前記測定基準点に対する高低差を測定するのも好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、レベリングのためのレーザ受光器において、ボールねじ直動機構やチルトセンサを使用せずに、測定点の高低差を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態に係るレベリングシステムの外観斜視図である。

【図2】同レベリングシステムの受光器の正面斜視図である。

【図3】同レベリングシステムの受光器の受光センサを説明する図である。

【図4】同レベリングシステムの受光器に傾きが無い場合の、高さの変化の検出を説明する図である。

【図5】同レベリングシステムの受光器による左右への傾きの変化の検出を説明する図である。

【図6】同レベリングシステムの左右傾斜検出テーブルの例である。

【図7】同レベリングシステムの受光器に傾きが有る場合の、高さの変化の検出を説明する図である。

【図8】同レベリングシステムの構成ブロック図である。

【図9】同レベリングシステムの変形例に係る受光器の正面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の実施の形態の説明において、同種の構成には同一の名称を付して、重複する説明は適宜省略する。

【0015】

図１は本発明の実施の形態に係るレベリングシステム１の外観斜視図、図２は受光器２０の正面斜視図である。レベリングシステム１は、回転レーザ装置１０と、レーザ受光器（以下、単に受光器と言う。）２０を備える。

【0016】

回転レーザ装置１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ（ＬＤ）、またはＳＬＥＤ（Super Luminescent Diode）などのレーザ光源を備えた回転ヘッド１１を備えている。回転レーザ装置１０は、地面上の一測定基準点ＲＰに整準台を介して立設され、回転ヘッド１１を回転させて、測定基準点ＲＰからレベリングに用いる高さＨとなる水平基準面１２を旋回するように、レーザ光Ｂを回転させる。回転ヘッド１１は、レーザ光Ｂとして、所定周波数に強度変調されたパルス光を出射する。受光器２０は、図１に示すように、測定点Ｘの直上に、ハンドル２２によって作業者Ｗに支持される。または、測定点Ｘに立てられたポールまたは標尺などの支持部材に既知の固定具を使用して支持されてもよい。

【0017】

受光器２０は、図２に示すように、ケース２１と、ハンドル２２と、第１の鉛直受光管２３と、水平受光管２４と、第２の鉛直受光管２５と、表示部２６と、操作部２７と、発光インジケータ２８を備える。第１の鉛直受光管２３，水平受光管２４，第２の鉛直受光管２５，表示部２６，および操作部２７は、ケース２１の前面に配置されている。発光インジケータ２８は、ケース２１の上面など作業者Ｗに視認されやすい位置に配置されている。ハンドル２２は、ケース２１の後面に左右一対に配置されている（図２では正面視左のハンドルは見えない状態となっている）。第１の鉛直受光管２３、水平受光管２４、および第２の鉛直受光管２５が、受光器２０の受光センサである。表示部２６および操作部２７は、上記の受光センサの余白に配置されている。

【0018】

受光器２０は、受光センサである第１の鉛直受光管２３、水平受光管２４、および第２の鉛直受光管２５を、「Ｈ」型に備える。詳細には、図２に示すように、第１の鉛直受光管２３および第２の鉛直受光管２５のそれぞれの長さＬの中央位置Ｍに水平受光管２４の中心軸が合わされ、受光器中心Ｃが水平受光管２４の長さＬの中央位置Ｍになるように、「Ｈ」型に配置されている。第１の鉛直受光管２３および第２の鉛直受光管２５の中央位置Ｍ、水平受光管２４の中央位置Ｍ、および水平受光管２４にある受光器中心Ｃの位置は、予め計測し既知の数値として、後述する記憶部３３に記憶されている。

【0019】

第１の鉛直受光管２３および第２の鉛直受光管２５は軸方向を鉛直方向に配置したもので、水平受光管２４は軸方向を水平方向に配置したものであって、全て同一の構成であるため、第１の鉛直受光管２３を用いて受光センサの構成を説明する。図３は受光器２０の受光センサ（第１の鉛直受光管２３）を説明する図であり、第１の鉛直受光管２３の側面を表した図である。図３において、左がケース２１の前面であり、レーザ光Ｂを受光する側である。

【0020】

第１の鉛直受光管２３は、柱状の導光体２３１と、導光体２３１の一方の端部に配置された受光部２３２と、他方の端部に配置された受光部２３３を備える。受光部２３２，２３３は、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、または同等の光電変換素子である。受光部２３２，２３３が検出した各受光信号は、後述する演算処理部３１にて処理される。導光体２３１は、レーザ光Ｂを体内で導光すれば材料は限定されないが、例えば透明なガラスや石英、またはアクリルやポリカーボネイトなどの樹脂である。導光体２３１は、軸方向に規定の長さＬを備える、円柱、楕円柱、または全反射による導光が可能な柱状に形成される。導光体２３１には、光結合層２３４が形成される（横断面図を参照）。光結合層２３４は、光の回折、屈折、散乱、反射、分散、および／または蛍光の原理を使用して、レーザ光Ｂを導光体２３１に結合する（導光体外にレーザ光を反射せず、導光体内にレーザ光を入射させる）。光結合層２３４は、例えば蛍光粒子を溶液に分散させた塗料を導光体２３１の表面に塗布するか、または、蛍光粒子を含有する樹脂層を導光体２３１の表面に設けることで、形成される。

【0021】

図３に示すように、レーザ光Ｂが導光体２３１に衝突すると、衝突位置２３５において、レーザ光Ｂは、光結合層２３４によって導光体２３１内に結合されるとともに、一方の受光部２３２へ向かうレーザ光Ｂ１と、反対方向にある他方の受光部２３３へ向かうレーザ光Ｂ２に分割される。衝突位置２３５が導光体２３１の軸方向の中央位置Ｍであれば、レーザ光Ｂ１が導光した距離Ｌ１とレーザ光Ｂ２が導光した距離Ｌ２は同じであるため、受光部２３２、２３３の受光信号の波形は一致する。しかしながら、衝突位置２３５が導光体２３１の中央位置Ｍからずれると、レーザ光Ｂ１，Ｂ２が導光した距離Ｌ１，Ｌ２は異なるため、受光部２３２、２３３の受光信号の波形にズレが生じる。例えば図３では、衝突位置２３５は導光体２３１の中央位置Ｍより上で、距離Ｌ１が距離Ｌ２より短いため、受光部２３２の受光信号に対して受光部２３３の受光信号に遅れが生じる。演算処理部３１では、これらの受光信号の時間差または位相差と、規定の長さＬと、導光体２３１の光伝番速度から、距離Ｌ１およびＬ２を算出して、衝突位置２３５を特定する。また、衝突位置２３５は中央位置Ｍを境にしたどちら側にあるかと、衝突位置２３５の中央位置Ｍからの差分距離Ｄを、規定の長さＬと、距離Ｌ１またはＬ２から算出する。例えば図３であれば、Ｌ／２－Ｌ１またはＬ２－Ｌ／２からＤを求める。

【0022】

図４は受光器２０に傾きが無い場合の、高さの変化の検出を説明する図である。受光器２０に傾きが無い場合、図４の（１）に示すように、受光器中心Ｃの高さがレーザ光Ｂより上になった場合、第１の鉛直受光管２３、第２の鉛直受光管２５ともに、衝突位置２３５が中央位置Ｍより下にずれ、それぞれの受光部２３２，２３３、受光部２５２，２５３での受光信号にズレが生じ、中央位置Ｍに対して下の受光部２３３（２５３）側にマイナスの差分距離Ｄ２３，Ｄ２５が検出される。図４の（２）に示すように、受光器中心Ｃの高さがレーザ光Ｂより下になった場合、第１の鉛直受光管２３、第２の鉛直受光管２５ともに、衝突位置２３５が中央位置Ｍより上にずれ、中央位置Ｍに対して上の受光部２３２（２５２）側にプラスの差分距離Ｄ２３，Ｄ２５が検出される。

【0023】

すなわち、第１の鉛直受光管２３、第２の鉛直受光管２５の差分距離Ｄ２３，Ｄ２５が同じ値で、ともにマイナス値の場合は、レーザ光Ｂの高さＨを基準にして、受光器２０（の受光器中心Ｃ）の高さが差分距離Ｄ２３（Ｄ２５）だけ上に移動しているので、測定点Ｘが測定基準点ＲＰに対してＤ２３（Ｄ２５）と同量の差分距離Ｄだけ高くなったことが分かる。第１の鉛直受光管２３、第２の鉛直受光管２５の差分距離Ｄ２３，Ｄ２５が同じ値で、ともにプラス値の場合は、受光器２０（の受光器中心Ｃ）の高さが差分距離Ｄ２３（Ｄ２５）だけ下に移動しているので、測定点Ｘも、測定基準点ＲＰに対してＤ２３（Ｄ２５）と同量のＤだけ低くなったことが分かる。

【0024】

図５～図７は受光器２０に傾きが有る場合の、高さの変化の検出を説明する図である。まず、図５は受光器２０による左右への傾きの変化の検出を説明する図である。図５の（１）に示すように受光器２０が左へ傾いた場合、第１の鉛直受光管２３では衝突位置２３５が中央位置Ｍより上にずれ、中央位置Ｍに対して上の受光部２３２側にプラスの差分距離Ｄ２３が検出され、第２の鉛直受光管２５では衝突位置２３５が中央位置Ｍより下にずれ、中央位置Ｍに対して下の受光部２５３側にマイナスの差分距離Ｄ２５が検出される。図５の（２）に示すように受光器２０が右へ傾いた場合、第１の鉛直受光管２３では衝突位置２３５が中央位置Ｍより下にずれ、中央位置Ｍに対して下の受光部２３３側にマイナスの差分距離Ｄ２３が検出され、第２の鉛直受光管２５では衝突位置２３５が中央位置Ｍより上にずれ、中央位置Ｍに対して中央位置Ｍに対して上の受光部２５２側にプラスプラスの差分距離Ｄ２５が検出される。

【0025】

すなわち、第１の鉛直受光管２３の差分距離Ｄ２３がプラス値、第２の鉛直受光管２５の差分距離Ｄ２５がマイナス値の場合は、受光器２０は左に傾いていると分かる。第１の鉛直受光管２３の差分距離Ｄ２３がマイナス値、第２の鉛直受光管２５の差分距離Ｄ２５がプラス値の場合は、受光器２０は右に傾いていること分かる。

【0026】

このとき、差分距離Ｄ２３（Ｄ２５）は、左右傾斜が大きくなるほど長くなり、差分距離Ｄ２３（Ｄ２５）と傾斜角δの値は一対一対応することが分かる。このため、差分距離Ｄ２３（Ｄ２５）と左右の傾斜角δの対応関係を記憶した左右傾斜検出テーブル３４２を作成しておくことで、左右の傾斜角δは、差分距離の値に応じて算出することができる。図６は分解能０．５ｍｍ単位とした場合の左右傾斜検出テーブル３４２を例示している。左右傾斜検出テーブル３４２では、鉛直受光管２３（２５）の中央位置Ｍを０［ｍｍ］とし、中央位置Ｍを境に上の受光部２３２（２５２）側で検出された差分距離Ｄ２３（Ｄ２５）をプラス、中央位置Ｍを境に下の受光部２３３（２５３）側で検出された差分距離Ｄ２３（Ｄ２５）をマイナスとし、各差分距離Ｄ２３（Ｄ２５）に対応する傾斜角δが記憶されている。

【0027】

以上により左右の傾斜角δが分かると、受光器２０に傾きが有る場合の、高さの変化の検出ができる。図７は受光器２０に傾きが有る場合の、高さの変化の検出を説明する図である。受光器２０が左右に傾いた状態で、受光器２０の高さが変わった場合は、水平受光管２４のレーザ光Ｂの衝突位置２３５が中央位置Ｍからずれ、水平受光管２４の受光部２４２，２４３での受光信号にズレが生じ、中央位置Ｍからの差分距離Ｄ２４が検出される。受光器中心Ｃの高さ変化ｈは、三角関数を用いて数式１から求められる。

【0028】

【数1】

但し、 ｈ：高さ変化
Ｄ：水平受光管が検出した差分距離
δ：レーザ受光器の左右方向の傾斜角

【0029】

さらに、水平受光管２４の中央位置Ｍを境に左の受光部２４２側をマイナス、右の受光部２４３側をプラスとすると、図７の（１）に示すように、受光器２０が左に傾き、衝突位置２３５が受光器中心Ｃより上にずれた場合、受光部２４３側に差分距離Ｄ２４はプラスの値が出る。図７の（２）に示すように、受光器２０が左に傾き、衝突位置２３５が受光器中心Ｃより下にずれた場合、受光部２４２側に差分距離Ｄ２４はマイナスの値が出る。図７の（３）に示すように、受光器２０が、右に傾き、衝突位置２３５が受光器中心Ｃより上にずれた場合、受光部２４２側に差分距離Ｄ２４はマイナスの値が出る。図７の（４）に示すように、受光器２０が、右に傾き、衝突位置２３５が受光器中心Ｃより下にずれた場合、受光部２４３側に差分距離Ｄ２４はプラスの値が出る。

【0030】

すなわち、左への傾きか右への傾きかは第１の鉛直受光管２３および第２の鉛直受光管２５の差分距離のプラスマイナスから検出できるから、図７の（１）：左へ傾き水平受光管２４でプラスの差分距離Ｄ２４が出た時および図７の（３）：右へ傾き水平受光管２４でマイナスの差分距離Ｄ２４が出た時は、レーザ光Ｂの高さＨを基準にして、受光器２０（の受光器中心Ｃ）の高さが、数式１で求まる高さ変化ｈだけ下に移動しているので、測定点Ｘも測定基準点ＲＰに対して高さ変化ｈだけ低くなったことが分かる。図７の（２）：左へ傾き水平受光管２４でマイナスの差分距離Ｄ２４が出た時および図７の（４）：右へ傾き水平受光管２４でプラスの差分距離Ｄ２４が出た時、レーザ光Ｂの高さＨを基準にして、受光器２０（の受光器中心Ｃ）の高さが、数式１で求まる高さ変化ｈだけ上に移動しているので、測定点Ｘも測定基準点ＲＰに対して高さ変化ｈだけ高くなったことが分かる。

【0031】

以上を踏まえて、図８はレベリングシステム１の構成ブロック図である。回転レーザ装置１０は、前述の通り、レーザ光Ｂを出射する回転ヘッド１１を備える。受光器２０は、演算処理部３１と、ブザー３２と、記憶部３３と、受光部（第１の鉛直受光管２３のもの）２３２，２３３と、受光部（第２の鉛直受光管２５のもの）２５２，２５３と、受光部（水平受光管２４のもの）２４２，２４３と、表示部２６と、操作部２７と、発光インジケータ２８を備える。

【0032】

表示部２６は液晶または有機ＥＬディスプレイであり、傾斜検知および高さ変化検知の表示をする。操作部２７はボタンやスイッチであり、傾斜検知および高さ変化検知の際の操作が行える。受光部２３２，２３３（第１の鉛直受光管２３のもの）、受光部２５２，２５３（第２の鉛直受光管２５のもの）および受光部２４２，２４３（水平受光管のもの）は前述の通りであり、それぞれ、受光信号を演算処理部３１に送る。

【0033】

発光インジケータ２８およびブザー３２は、演算処理部３１（後述する位置合わせ部３１１）に制御されて、点滅発光および／または信号音を鳴らし、回転レーザ装置１０と受光器２０の位置合わせを行うよう誘導する。

【0034】

記憶部３３は、主記憶装置としてのＲＡＭ、ＲＯＭ、補助記憶装置としてのＨＤＤ（Ｈａｒｄ・Ｄｉｓｃ・Ｄｒｉｖｅ）等を含むものである。記憶部３３は、演算処理部３１の行う各処理プログラムを格納している。

【0035】

演算処理部３１は、少なくともＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリ（ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）等）を集積回路に実装した集積回路、集積回路の集合、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサを含むものである。

【0036】

演算処理部３１は、位置合わせ部３１１と傾斜・高さ変化検出部３１２の機能部を備える。各機能部は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路により構成される。

【0037】

傾斜・高さ変化検出部３１２は、第１の鉛直受光管２３、水平受光管２４、第２の鉛直受光管２５のそれぞれの受光部２３２.２３３，２４２，２４３，２５２，２５３から受光信号を受け取り、それぞれの差分距離Ｄ２３，Ｄ２４，Ｄ２５を、プラス値かマイナス値かも含めて検出して、測定点Ｘの高低差を測定する。

【0038】

傾斜・高さ変化検出部３１２は、図４の（１）で説明した通り、第１の鉛直受光管２３、第２の鉛直受光管２５の差分距離Ｄ２３，Ｄ２５が同じ値でともにマイナス値の場合、測定点Ｘは測定基準点ＲＰに対して差分距離Ｄだけ高くなったことを検出する（検出パターン４の１）。図４の（２）で説明した通り、第１の鉛直受光管２３、第２の鉛直受光管２５の差分距離Ｄ２３，Ｄ２５が同じ値でともにプラス値の場合は、測定点Ｘは測定基準点ＲＰに対して差分距離Ｄだけ低くなったことを検出する（検出パターン４の２）。

【0039】

傾斜・高さ変化検出部３１２は、図７の（１）で説明した通り、第１の鉛直受光管２３の差分距離Ｄ２３がプラス値、第２の鉛直受光管２５の差分距離Ｄ２５がマイナス値、水平受光管２４の差分距離Ｄ２４がプラスの値の場合、受光器２０は左に傾いており、測定点Ｘは測定基準点ＲＰに対して高さ変化ｈだけ低くなったことを検出する（検出パターン７の１）。図７の（２）で説明した通り、第１の鉛直受光管２３の差分距離Ｄ２３がプラス値、第２の鉛直受光管２５の差分距離Ｄ２５がマイナス値、水平受光管２４の差分距離Ｄ２４がマイナス値の場合、受光器２０は左に傾いており、測定点Ｘは測定基準点ＲＰに対して高さ変化ｈだけ高くなったことを検出する（検出パターン７の２）。図７の（３）で説明した通り、第１の鉛直受光管２３の差分距離Ｄ２３がマイナス値、第２の鉛直受光管２５の差分距離Ｄ２５がプラス値、水平受光管２４の差分距離Ｄ２４がマイナスの値の場合、受光器２０は右に傾いており、測定点Ｘは測定基準点ＲＰに対して高さ変化ｈだけ低くなったことを検出する（検出パターン７の３）。図７の（４）で説明した通り、第１の鉛直受光管２３の差分距離Ｄ２３がマイナス値、第２の鉛直受光管２５の差分距離Ｄ２５がプラス値、水平受光管２４の差分距離Ｄ２４がプラス値の場合、受光器２０は右に傾いており、測定点Ｘは測定基準点ＲＰに対して高さ変化ｈだけ高くなったことを検出する（検出パターン７の４）。

【0040】

位置合わせ部３１１は、傾斜・高さ変化検出部３１２が上記の検出を行えるように、高低差の測定開始時に、回転レーザ装置１０の直近に受光器２０を配置して、回転レーザ装置１０と受光器２０の位置合わせを、すなわちレーザ光Ｂと受光器中心Ｃの位置合わせを行う。作業者Ｗは、図示しない水平気泡管などをガイドに受光器２０を直立水平に保ち、操作部２７から位置合わせを指示する。位置合わせ部３１１は、レーザ光Ｂが受光器中心Ｃに衝突しない場合、表示部２６に受光器中心Ｃとの差（鉛直方向の差は鉛直受光管２３，水平方向の差は水平受光管２４で検出できる）を矢印などを用いて測定が可能な範囲に上下・左右に誘導し、また、発光インジケータ２８を点滅および／またはブザー３２の信号音を鳴らし、作業者Ｗに通知する。

【0041】

位置合わせ後、位置合わせ部３１１は、傾斜・高さ変化検出部３１２が上記の検出パターン７の１～検出パターン７の４を行えるように、水平受光管２４の受光部２４２，２４３から受光信号が届いているかを常に検出する。受光信号が届かない場合は、上記の検出パターン７の１～検出パターン７の４を行えないので、発光インジケータ２８を点滅および／またはブザー３２の信号音を鳴らす。

【0042】

以上、本形態のレベリングシステム１によれば、受光器２０が、受光センサとして、一対の第１の鉛直受光管２３および第２の鉛直受光管２５と水平受光管２４をＨ型に備えているから、それぞれの受光信号のプラス／マイナスの検出パターンを見て、受光器２０に傾きが有るか無いか判別することができるとともに、それぞれの検出パターンに応じて、正確な高低差を測定することができる。

【0043】

なお、本形態の好ましい変形例として、傾斜・高さ変化検出部３１２は、左の傾斜か右の傾斜かを判別することができるから、表示部２６、ブザー３２、発光インジケータ２８のいずれかまたは組み合わせにより、作業者Ｗに傾き方向を通知するのも好ましい。この場合、先の位置合わせとは、信号音、点灯色、または点滅パターンが変更されるのも好ましい。

【0044】

また、傾斜・高さ変化検出部３１２が上記の検出パターン７の１～検出パターン７の４を行えるように、図９の（１）で示すように、水平受光管２４の半径ｄ２４を、鉛直受光管２３，２５の半径ｄ２３，ｄ２５より大きくし、レーザ光Ｂの入射範囲すなわち測定可能範囲ＭＡを広げるのも好ましい。または、図９の（２）で示すように、水平受光管２４の数を高さ方向に増設して、いずれかの水平受光管２４で受光信号が得られるように構成することで、レーザ光Ｂの入射範囲すなわち測定可能範囲ＭＡを広げるのも好ましい。これにより、高低差の大きい現場であっても、上記の検出パターン７の１～検出パターン７の４を機能させることができる。

【0045】

以上、本発明の好ましい実施の形態および変形例を述べたが、上記は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0046】

１ レベリングシステム
１０ 回転レーザ装置
１１ 回転ヘッド
１２ 水平基準面
２０ レーザ受光器
２１ ケース
２２ ハンドル
２３ 第１の鉛直受光管
２３１ 導光体
２３２ 受光部
２３３ 受光部
２３４ 光結合層
２３５ 衝突位置
２４ 水平受光管
２４２ 受光部
２４３ 受光部
２５ 第２の鉛直受光管
２５２ 受光部
２５３ 受光部
２６ 表示部
２７ 操作部
２８ 発光インジケータ
３１ 演算処理部
３１１ 位置合わせ部
３１２ 傾斜・高さ変化検出部
３１３ 高さ誤差補正部
３２ ブザー
３３ 記憶部
３４２ 左右傾斜検出テーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】