JP2003240550A - 自動変位計測システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ユーザが計測対象の現場まで出向くことなく
現場の状況を把握すること。 【解決手段】 測量機１１０の望遠鏡４６で計測点を視
準したときに、計測点に対して測距・測角して計測情報
を生成するとともに、ＣＣＤカメラで計測点近傍を撮像
して画像情報を生成し、計測情報が基準値を越えたとき
あるいは計測情報の生成が不能になったときには、計測
情報または計測不能に関する情報を画像情報とともに電
子メールでユーザに送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動変位計測シス
テムに係り、特に、撮像装置を搭載したモータ駆動型ト
ータルステーションを用いて計測点の変位を自動計測す
るに好適な自動変位計測システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、計測点の変位を自動計測するに際
して、測量機を利用して自動変位計測システムを構成し
たものがある。例えば、撮像装置を搭載したモータ駆動
型トータルステーションを計測器として用いた自動変位
計測システムがある。この種の自動変位計測システムを
用いて、遠隔地における災害現場の崩落等の変位を計測
するに際しては、災害現場の崩落地点等に反射ターゲッ
トを設置するとともに、反射ターゲットから一定の距離
離れた地点にモータ駆動型トータルステーションを設置
し、トータルステーションを用いて反射ターゲットを視
準しながら災害現場をリアルタイムで撮像するととも
に、変位データを取得し、画像データと変位データを有
線または無線伝送手段を介して現場事務所に伝送する構
成が採用されている。

【０００３】モータ駆動型トータルステーションを計測
器として用いた自動変位計測システムによれば、現場事
務所が災害現場から離れたところであっても、災害現場
の状況を変位データと画像によって監視することができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
自動変位計測システムで得られた変位データと初期計測
データとの差分量がユーザの設定による差分量を超えた
場合あるいは計測不能になった場合には、電子メールで
現場事務所等のユーザに通知する方式を採用していた。
このため、電子メールを受けたユーザは、電子メールだ
けでは現場の状況が分からないことが多く、現場に出向
いて原因を把握する必要があった。

【０００５】本発明は、従来技術の課題に鑑みて為され
たものであり、その目的は、ユーザが計測対象の現場ま
で出向くことなく現場の状況を把握することができる自
動変位計測システムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に係る自動変位計測システムにおいては、
視準用望遠鏡で計測点を視準したときに前記計測点に対
して測距・測角して計測情報を生成する計測情報生成手
段と、前記望遠鏡で前記計測点を視準したときに前記計
測点を撮像して画像情報を生成する画像情報生成手段
と、前記計測情報生成手段の計測による計測情報が基準
値を超えたときまたは前記計測情報生成手段による計測
情報の生成が不能になったときに送信指令を出力する送
信指令手段と、前記送信指令に応答して前記計測情報ま
たは計測不能に関する情報を前記画像情報とともにネッ
トワークを介して送信対象に送信する送信手段とを備え
るように構成した。

【０００７】（作用） 計測情報が基準値を超えたとき
または計測情報の生成が不能になったときには、計測情
報または計測不能に関する情報を計測対象に関する画像
情報、例えば、静止画または動画とともにネットワーク
を介して送信対象に送信するようにしたため、ユーザが
計測対象の現場まで出向くことなく現場の状況を把握す
ることができる。

【０００８】請求項２に係る自動変位計測システムにお
いては、視準用望遠鏡で計測点を視準したときに前記計
測点に対して測距・測角して計測情報を生成する計測情
報生成手段と、前記望遠鏡で前記計測点を視準したとき
に前記計測点を撮像して画像情報を生成する画像情報生
成手段と、ネットワークを介してユーザから送信要求の
アクセスがあったときに送信指令を出力する送信指令手
段と、前記送信指令に応答して前記計測情報を前記画像
情報とともに前記ネットワークを介して前記ユーザに送
信する送信手段とを備えてなることを特徴とする。

【０００９】（作用） ネットワークを介してユーザか
ら送信要求のアクセスがあったときには、計測情報を計
測対象に関する画像情報、例えば、静止画または動画と
ともにネットワークを介してユーザに送信するようにし
たため、ユーザが計測対象の現場まで出向くことなく、
ユーザが都合の良いときにいつでも現場の状況を把握す
ることができる。

【００１０】請求項３においては、請求項１または２に
記載の自動変位計測システムにおいて、前記視準用望遠
鏡に、望遠鏡の対物レンズの光軸（視準軸）と同軸また
は平行な光軸をもつ、測定点にセットした反射ターゲッ
ト照明用の光源を内蔵するように構成した。

【００１１】また、請求項４においては、請求項３に記
載の測量機において、前記反射ターゲット照明用の光源
を所定の間隔で点滅するように構成した。 （作用）特に夜間やトンネル内などの暗い状態下では、
請求項３では反射ターゲットが暗闇の中に白く発光して
いるように見え、請求項４では反射ターゲットが暗闇の
中であたかも点滅しているように見えるので、夜間など
のおいても視準が可能で、白く浮かぶターゲット画像を
計測情報とともに送信できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施例である自動変位計測システム全体
のブロック図であり、図２は、このシステムに用いられ
る測量機の光学系と自動視準装置を説明する図であり、
図３は、この測量機の背面図であり、図４は、この測量
機の自動視準装置に用いられる十字形ラインセンサを説
明する図である。

【００１３】本実施例におけるシステムにおいては、測
量機１１０を自動変位計測システムの主要素として用い
ており、測量機１１０の視準用望遠鏡４６は、図１、図
２及び図３に示したように、測定対象物を高倍率で撮像
する撮像装置（撮像手段）として視準カメラ光学系４７
の他に、測定対象物を低倍率の広い視野で撮像する撮像
装置として広角カメラ光学系８９を備えている。そし
て、この測量機１１０は、図３に示したように、整準台
４０上に水平回転可能に水平回転部４２を取り付け、こ
の水平回転部４２に立設された一対の柱部４４間に垂直
回転可能に望遠鏡４６を取り付けている。

【００１４】また、本実施例の測量機１１０は、トータ
ルステーションとして、図１に示したように、測定点ま
での距離を測定する測距部（光波距離計）４８と、望遠
鏡４６の水平角を測定する水平測角部（水平エンコー
ダ）５０と、望遠鏡４６の垂直角を測定する垂直測角部
（垂直エンコーダ）５２と、望遠鏡４６の水平角を制御
する水平制御部（水平サーボモータ）５４と、望遠鏡４
６の垂直角を制御する垂直制御部（垂直サーボモータ）
５６と、これら各部を制御するとともに測定結果を算定
するためのＣＰＵ（演算制御部）５８とを備えている。
もちろん、望遠鏡４６は、手動で容易に回転させること
もできる。

【００１５】さらに、本実施例の測量機１１０は、各カ
メラ光学系４７、８９で得た画像からノイズを除去して
鮮明な画像にするとともに、測定対象物の輪郭や測定点
等を弁別する画像処理装置６０と、各カメラ光学系４
７、８９から得た画像に種々の情報等を重ね合わせるス
ーパーインポーズ装置６２と、各カメラ光学系４７、８
９で得た画像を表示するとともに、タッチペン６８又は
指等の測定点指定手段で触れることにより測定点を指定
したり、各種データやコマンド等を入力することができ
るタッチパネルディスプレイ６４と、測量機１１０とは
別体の計測制御機（パーソナルコンピュータ）６５等の
外部機器とのデータ入出力のための入出力装置６６とを
備える。

【００１６】画像処理装置６０とスーパーインポーズ装
置６２は、測量機１１０の内部に取り付けられ、タッチ
パネルディスプレイ６４は、水平回転部４２の下部背面
に取り付けられる。タッチパネルディスプレイ６４は、
各カメラ光学系４７、８９により撮像された画像を表示
するだけでなく、広角カメラ光学系又は視準カメラ光学
系の視準軸（光軸）Ｏ１，Ｏの方向を示すレクチル線
（十字線）９２、各種のコマンドを入力するためのアイ
コン、データを入力するためのテンキー、測距部４８や
測角部５０、５２で得た測定結果等もスーパーインポー
ズ装置６２により重ねて表示できるようになっている。

【００１７】もちろん、タッチパネルディスプレイパネ
ル６４の代わりに、普通の液晶ディスプレイ等の表示装
置と、種々のコマンドやデータ入力のためのキーボード
とを別体にして備え、測定点指定手段としては、カーソ
ル移動キー、マウス、トラックボール、ジョイスティッ
ク等を用いてもよい。また、本実施例の測量機１１０
は、測距部４８と測角部５０、５２を有し、トータルス
テーションと同じ機能を有しているが、ターゲットの大
きさは既知であるから、測角部５０，５２を有していれ
ば、広角カメラ光学系８９で撮像されたターゲット像の
大きさに基づいて距離が求まるので、必ずしもトータル
ステーションと同じ機能を必要とするものではない。

【００１８】広角カメラ光学系８９は、広角レンズ８７
と広角ＣＣＤカメラ素子８８からなり、広角カメラ光学
系８９の光軸Ｏ１は、視準カメラ光学系４７の視準軸Ｏ
に平行に構成されている。また、広角ＣＣＤカメラ８９
は、合焦レンズ１９’を含むズーム装置を備え、ターゲ
ットの遠近を調整するズーム型自動焦点機構を備えてい
る。もちろん、小型化や価格抑制等のためには、ズーム
装置を省くことができ、又は、広角カメラ光学系８９そ
のものも省くこともでき、さらに、広角ＣＣＤカメラ素
子８８の代わりに、その他の適当な撮像装置を用いても
よい。

【００１９】視準カメラ光学系４７は、視準軸Ｏ上に、
対物レンズ１１、反射プリズム７０、ダイクロイックミ
ラー７２、ビームスプリッタ１２０、視準ＣＣＤカメラ
素子４５を設置している。また、視準カメラ光学系４７
は、測距光を出射する赤外線ＬＥＤ等の発光素子７４
と、この測距光を集光する集光レンズ７６と、集光され
た測距光を反射プリズム７０に向けて反射するダイクロ
イックミラー７８とで構成される測距部光学系を有し、
この測距部光学系の光軸Ｏ２は、視準軸Ｏと共役の光学
系で視準軸Ｏと同軸光学系とされる。さらに、視準カメ
ラ光学系４７は、可視光で照明をするＬＥＤで構成した
光源８０と、この照明光を集光する集光レンズ８２と、
集光された照明光を反射プリズム７０に向けて反射する
ミラー８４とで構成される照明装置を有し、この照明装
置の光軸Ｏ３は、視準軸Ｏと共役の光学系で視準軸Ｏと
同軸光学系とされる。

【００２０】さらに、視準カメラ光学系４７は、ターゲ
ットで反射された測距光がダイクロイックミラー７２で
反射して入射するフォトダイオード等の受光素子８６
と、ターゲットで反射された照明光を２つに分けるビー
ムスプリッタ１２０と、ビームスプリッタ１２０で２つ
に分けられた一方の照明光が合焦レンズ１９を経て照明
されたターゲット像を結像し、結像をデジタル画像に変
換する視準ＣＣＤカメラ素子４５と、他方の照明光の位
置を認識する十字形ラインセンサ１２２とを備えてい
る。もちろん、視準ＣＣＤカメラ素子４５の代わりに、
その他の適当な撮像装置を用いてもよく、十字形ライン
センサ１２２の代わりに４分割センサ等の適宜センサを
用いてもよい。

【００２１】照明光としては赤外線レーザ光でもよい
が、レーザ光では広角ＣＣＤカメラ素子８８の視野全体
を照明しにくいので、本実施例では、視野全体に照明光
が広がり易いように、ＬＥＤで構成した光源８０による
可視光の照明光を出射する照明装置を備え、このため、
屋内の暗所で測定した場合には、ターゲットで反射され
た照明光を作業員が視認し易く便利である。また、本実
施例では、光源８０をＣＰＵ５８からのＯＮ／ＯＦＦ切
り換え指令により点滅可能にしている。もちろん、適当
な変調回路により光源８０を点滅可能にしてもよい。光
源８０を点滅させると、暗所で直接見るターゲットも、
タッチパネルディスプレイ６４上のターゲット像も点滅
するので、一層ターゲットを視認しやすく測定点の指定
が容易になる。

【００２２】さて、発光素子７４から出射された測距光
（ＬＥＤ又は赤外線レーザ光）は、集光レンズ７６、ダ
イクロイックミラー７８、反射プリズム７０、対物レン
ズ１１を経て、測定対象物のターゲットに向けて送光さ
れる。そして、ターゲットで反射された測距光は、今来
た光路を逆進し、対物レンズ１１を透過して、ダイクロ
イックプリズム７２で直角方向へ反射され、受光素子８
６へ入射する。ターゲットまでの距離は、従来と同様
に、発光素子７４から図示しない光ファイバーにより直
接受光素子８６へ入射する参照光と、ターゲットで反射
してから受光素子８６へ入射する測距光の位相差から算
出される。

【００２３】一方、光源８０から出射された照明光は、
集光レンズ８２、ミラー８４、反射プリズム７０、対物
レンズ１１を経て、測定対象物の測定点に設置されたタ
ーゲットに向けて送光される。そして、ターゲットで反
射された照明光は、今来た光路を逆進し、対物レンズ１
１とダイクロイックプリズム７２とを透過して、ビーム
スプリッタ１２０より照明光は２つに分けられる。そし
て照明光の一方は、合焦レンズ１９を経て照明されたタ
ーゲット像を結像し、この結像をデジタル画像に変換す
る視準ＣＣＤカメラ素子４５へ入射し、照明光の他方は
十字形ラインセンサ１２２上に集光される。

【００２４】ところで、本実施例では、測定点を視準カ
メラ光学系４７の視準軸Ｏ上に位置させるための自動視
準装置６９として、視準ＣＣＤカメラ素子４５、ＣＰＵ
５８，画像処理装置６０、水平制御部５４、垂直制御部
５６からなる第１の自動視準装置と、十字形ラインセン
サ１２２、ＣＰＵ５８、水平制御部５４、垂直制御部５
６からなる第２の自動視準装置と、広角ＣＣＤカメラ素
子８８、ＣＰＵ５８、画像処理装置６０、水平制御部５
４、垂直制御部５６、図示しないズーム装置とからなる
予備視準装置とを備えている。

【００２５】まず、視準ＣＣＤカメラ素子４５を有する
第１の自動視準装置について、図２及び図６に基づいて
さらに詳細に説明する。視準ＣＣＤカメラ素子４５の受
光部の中心は、視準カメラ光学系４７の視準軸Ｏと一致
するようにされていて、視準軸Ｏに沿う光線が視準ＣＣ
Ｄカメラ素子４５の受光部の中心に入射するので、図６
に示したように、タッチパネルディスプレイ６４上にお
いて、視準軸Ｏとターゲット像９０との水平方向偏差ｈ
と垂直方向偏差ｖは、視準軸Ｏとターゲット方向のなす
角に対応する。そこで、両偏差ｈ、ｖをともに０とする
ことによりターゲットを自動視準することができる。

【００２６】このため、視準ＣＣＤカメラ素子４５から
の画像信号は、図示しない信号処理部（増幅器、波形整
形器、Ａ／Ｄ変換器等）を経て、ＣＰＵ５８に入力され
る。ＣＰＵ５８は、画像処理装置６０に、視準ＣＣＤカ
メラ素子４５で得た画像から測定対象物の輪郭やターゲ
ット像９０を弁別させる。レチクル線９２はタッチパネ
ルディスプレイ６４の中心に表示され、その交点は視準
軸Ｏと一致している。また、ＣＰＵ５８は、タッチパネ
ルディスプレイ６４上の指定したいターゲット像９０に
タッチペン６８で触れると、タッチペン６８で触れた点
と視準軸Ｏとの間の水平方向偏差ｈと垂直方向偏差ｖと
を求め、これら両偏差ｈ、ｖに応じた制御信号を夫々、
水平制御部５４、垂直制御部５６に送る。すると、両制
御部５４、５６は、両偏差ｈ、ｖに応じた制御信号によ
り望遠鏡４６を回転させ、タッチペン６８で触れた点、
すなわち指定したターゲット像９０を視準軸Ｏ上に移動
させる。こうして、ターゲット像９０が視準軸Ｏ付近に
移動すると、ＣＰＵ５８は、指定されたターゲット像９
０を認識し、その後は、ターゲット像９０と視準軸Ｏと
の間の水平方向偏差ｈと垂直方向偏差ｖとを求め、これ
ら両偏差ｈ、ｖに応じた制御信号を夫々、水平制御部５
４、垂直制御部５６に送って自動視準を行う。

【００２７】次に、十字形ラインセンサ１２２を有する
第２の自動視準装置について、図２及び図４に基づいて
説明する。十字形ラインセンサ１２２は、図４に示した
ように、２本のラインセンサ１２３、１２４を十字形に
組み合わせたもので、その中心１２５を視準カメラ光学
系の視準軸Ｏに沿う光線が入射する位置と一致させてお
く。両ラインセンサ１２３、１２４からの出力信号は、
図示しない信号処理部（増幅器、波形整形器、Ａ／Ｄ変
換器等）を経て、ＣＰＵ５８に入力される。ＣＰＵ５８
は、両ラインセンサ１２３，１２４の各受光部分１２
６、１２７夫々の中点１２８、１２９を求めることによ
り、十字形ラインセンサ１２２の中心１２５に対する光
源８０の反射光の照射スポット１３０の中心１３１の水
平方向偏差ｈ１と垂直方向偏差ｖ１を求める。なお、こ
のときディスプレイ６４には照射スポット１３０は表示
されず、視準ＣＣＤカメラ素子４５、又は広角ＣＣＤカ
メラ素子８８の映像が表示される。両偏差ｈ１、ｖ１
は、視準軸Ｏとターゲット方向のなす角に対応するの
で、ＣＰＵは、両偏差ｈ１、ｖ１に応じた制御信号を夫
々、水平制御部５４、垂直制御部５６に送り、両偏差ｈ
１、ｖ１をともに０とするように望遠鏡を回転させるこ
とにより、ターゲットを自動視準する。この第２の自動
視準装置には、十字形ラインセンサ１２２以外にも、４
分割光センサ等、従来用いられていた適宜センサを用い
ることができる。

【００２８】次に広角ＣＣＤカメラ素子８８を有する予
備視準装置について、図２に基づいて説明する。広角Ｃ
ＣＤカメラ素子８８の受光部の中心は、広角カメラ光学
系８９の視準軸Ｏ１と一致するようにされていて、その
視準軸Ｏ１に沿う光線が広角ＣＣＤカメラ素子８８の受
光部の中心に入射するので、広角ＣＣＤカメラ素子８８
で得た画像も、前述の視準ＣＣＤカメラ素子４５で得た
画像と同様に処理して自動的に視準を行うことができ
る。ただし、広角カメラ光学系８９の視準軸Ｏ１は、視
準カメラ光学系８９の視準軸Ｏと平行に距離ｄだけずれ
ているうえ低倍率であるので、予備視準装置は最初に望
遠鏡４６を略ターゲット付近に向ける予備視準のために
用いられ、最終的には視準ＣＣＤカメラ素子４５を含む
第１の自動視準装置、又は十字形ラインセンサ１２２を
含む第２の自動視準装置を用いて高精度に自動視準す
る。

【００２９】前述の第２の自動視準装置は主に屋外で測
定するときに用いられ、前述の第１の自動視準装置は主
に屋内の暗所で測定するときに用いられる。この理由
は、第１の自動視準装置は、日中に屋外で測定すると、
自然光の強い外乱を受けて測定ミスが出やすが、第２の
自動視準装置は外乱に強いからである。

【００３０】大型構造物の各測定点の位置を計測するに
は、次のような方法をとる。図５に示したように、大型
構造物である測定対象物１００は、自然光の外乱を避け
るため、計測室１０２内の暗所に設置され、多数の測定
点に夫々ターゲット（反射プリズムシートに十字線を設
けたもの）１０４を取り付ける。計測室１０２の床１０
６等には、基準点を示すためのターゲット１０８と、各
ターゲット１０４、１０８の位置を測定するための測量
機１１０が設置される。

【００３１】最初に、１台の測量機１１０のみを使用す
る測定方法を説明する。まず、測量機１１０を所定位置
に設置し、測量機１１０のメインスイッチをＯＮとし
て、図６に示したように、広角カメラ光学系８９により
得られた測定対象物１００の像とレクチル線９２をタッ
チパネルディスプレイ６４に表示させる。

【００３２】次に、タッチパネルディスプレイ６４に表
示されたターゲット像（測定点又は基準点）９０にタッ
チペンで触れて、測定するターゲット１０４、１０８を
指定する。すると、予備視準装置が働いて、図７に示し
たように、タッチパネルディスプレイ６４上で視準軸Ｏ
を示すレクチル線９２の中心と指定したターゲット像９
０が一致するまで、望遠鏡４６を回転させ、指定したタ
ーゲット像９０を画面中央に移動させていく。このと
き、ターゲット１０４、１０８は、光が来た方向のみに
光を反射するので、測定点又は基準点を示すターゲット
像９０は、特に明るく表示されて、画像処理装置６０の
処理を容易にするとともに、作業者にも自動視準の進捗
状況を分かり易くしている。

【００３３】こうして、指定したターゲット１０４又は
１０８が略視準されると、さらに正確に視準するため
に、広角カメラ光学系８９から視準カメラ光学系４７に
プログラムで自動的に切り換え、図８に示したように、
タッチパネルディスプレイ６４にターゲット像９０とレ
クチル線９２を表示する。ここで、ターゲット１０４又
は１０８が第１又は第２の自動視準装置により正確に自
動視準されると、自動的に距離測定を行うとともに、水
平角及び垂直角も測定する。このさい、これらの測定値
は、指定された座標系上の座標に変換され、図示しない
適当な記録媒体にも記録される。

【００３４】前述の測定方法の手順を図９のフローチャ
ートと、図１０−図１７に示したタッチパネルディスプ
レイ６４に表示された画像に基づいて、さらに詳細に説
明する。ただし、以下の図面では、説明を簡単にするた
め、タッチパネルディスプレイ６４上には、ターゲット
１０４の像９０と視準方向を示すレクチル線９２のみを
示す。

【００３５】まず、測量機１１０を所定位置に設置し、
測量機１１０の図示しないメインスイッチをＯＮとし
て、ステップＳ０に進み、図１０に示したように、広角
カメラ光学系８９を最も広角として測定対象物１００
（図示省略）とターゲット像９０と画像上のレクチル線
９２をタッチパネルディスプレイ６４に表示させる。こ
のとき、図示しないオートフォーカス制御装置により、
合焦レンズ１９’の位置を調整してターゲット１０４、
１０８に焦点が合わせられる。また、レクチル線９２の
中心は、望遠鏡４６を上下左右に回転させても、広角カ
メラ光学系８９又は視準カメラ光学系４７の視準軸Ｏ
１，Ｏを常に示している。このため、以下、レクチル線
の中心にも符号Ｏを付す。

【００３６】次に、ステップＳ１に進み、タッチパネル
ディスプレイ６４に表示された測定点に位置するターゲ
ット像９０にタッチペン６８で触れることにより、測定
しようとするターゲット１０４、１０８を指定する。も
し、測定しようとするターゲット１０４、１０８がタッ
チパネルディスプレイ６４上に表示されていないとき
は、測定点がある方向に測量機１１０の望遠鏡４６手動
で向けて、測定点をタッチパネル６４上に表示するよう
にして、測定するターゲット１０４，１０８を指定す
る。尚、タッチパネルディスプレイ６４上の適当な点に
タッチペン６８で触れると、後述するように、この点を
タッチパネルディスプレイ６４の中心へ移動することが
でき、それまで表示されていなかった測定点をタッチパ
ネルディスプレイ６４上に表示させることもできる。

【００３７】測定するターゲット１０４、１０８を指定
すると、ステップＳ２に進み、予備視準装置が働き、Ｃ
ＰＵ５８により、図１１に示したように、タッチペン６
８で触れた点とレクチル線の中心Ｏとの水平偏差ｈと垂
直偏差ｖ（ピクセル数で表す。）を検出する。次に、ス
テップＳ３に進み、両偏差ｈ，ｖを水平制御部５４と垂
直制御部５６に送り、両制御部５４、５６を作動させ、
両偏差ｘ、ｙがともに０となるように望遠鏡４６を回転
させ、図１２に示したように、タッチペン６８で触れた
点をタッチパネルディスプレイ６４の画面中央のレクチ
ル線９２の中心Ｏに移動させる。これで、指定されたタ
ーゲット像９０は、略レクチル線９２の中心Ｏ上に移動
するので、ＣＰＵ５８によって確実に認識される。

【００３８】ところで、タッチペン６８でターゲット像
９０の中心Ｏ’に正確に触れることは困難なため、図１
２に示したように、ターゲット像９０の中心Ｏ’がレク
チル線９２の中心Ｏに一致しないことがある。そこで、
ステップＳ４に進み、予備視準装置は、さらに正確にタ
ーゲット像９０の中心Ｏ’とレクチル線の中心Ｏとを一
致させるために、光源８０を点灯して照明光を出射し、
ターゲット１０４の結像を受光し、ターゲット像９０の
位置、すなわち、ターゲット像９０の中心Ｏ’とレクチ
ル線９２の中心Ｏとの水平偏差ｈと垂直偏差ｖを検出す
る。両偏差ｈ、ｖが求まると、光源８０を消灯する。そ
れから、ステップＳ５に進み、両偏差ｈ、ｖを水平制御
部５４と垂直制御部５６に送り、両制御部５４、５６を
作動させ、両偏差ｈ、ｖがともに０となるように望遠鏡
４６を回転させ、図１３に示したように、指定したター
ゲット像９０の中心をレクチル線９２の中心Ｏ上へ移動
させ、暫定的な予備視準を行う。

【００３９】この予備視準を終了すると、さらに正確に
視準するため、ステップＳ６に進み、広角カメラ光学系
８９を小幅ズームアップする。小幅にズームアップする
のは、一度に最大倍率までズームさせると、視準誤差等
によりターゲット１０４が視野から外れ、自動視準がで
きなくなる恐れがあるからである。広角カメラ光学系８
９をズームアップすると、図１４に示したように、ター
ゲット像９０の中心Ｏ’とレクチル線９２の中心Ｏがわ
ずかにずれていることが普通である。そこで、ステップ
Ｓ７に進み、ステップＳ４と同様に、光源８０を点灯し
て、再びターゲット像９０の位置を検出し、この後に光
源８０を消灯する。そして、ステップＳ８に進んで、ス
テップＳ５と同様に両制御部５４、５６を作動させ、図
１５に示したように、ターゲット像９０の中心Ｏ’をレ
クチル線９２の中心Ｏ上へ移動させる暫定的な予備視準
を行う。

【００４０】それから、ステップＳ９に進み、広角ＣＣ
Ｄカメラ素子８８が最大倍率になったか否かを調べる。
広角ＣＣＤカメラ素子８８が、最大倍率に達していない
ときは、ステップＳ６に戻るが、最大倍率になっている
ときは、ステップＳ１０に進み、光源８０を点灯して、
ターゲット１０４までの距離測定を行い、この後に光源
８０を消灯する。この距離測定には、ターゲット１０４
の大きさが既知であることを利用し、タッチパネルディ
スプレイ６４上のターゲット像９０の大きさから距離を
算定する。

【００４１】ターゲット１０４までの距離が求まると、
ステップＳ１１に進み、この距離と、両カメラ光学系４
７、８９の視準軸間の距離ｄとから、視準カメラ光学系
４７の視準軸Ｏ上にターゲット１０４が位置するよう
に、望遠鏡４６の向きの調整角を計算し、望遠鏡４６の
向きを調整する。そして、さらに正確に視準するため、
ステップＳ１２に進み、図１６に示したように、ターゲ
ット像９０がレクチル線９２の中央のエリアに入った
時、広角カメラ光学系８９から高倍率の視準カメラ光学
系４７にプログラムで自動的に切り換え、合焦レンズ１
９の位置を調整してターゲット１０４に焦点を合わせ
る。このときの視準カメラ光学系４７のフォーカス制御
には、ステップＳ１０の距離計測で求めた距離を用い
る。

【００４２】次に、ステップＳ１３に進み、ステップＳ
４と同様に、光源８０を点灯して、ターゲット像９０の
位置を検出する。そして、ステップＳ１４に進み、ステ
ップＳ５と同様に再び、両制御部５４、５６を作動さ
せ、第１の自動視準装置により暫定的な自動視準を行
う。次に、ステップＳ１５に進み、光源８０を消灯し
て、測距部（光波距離計）４８によりターゲット１０４
までの正確な距離を求め、この距離を用いて、ターゲッ
ト１０４に正確にフォーカスを合わせる。それから、ス
テップＳ１６に進み、ステップＳ４と同様に、光源８０
を点灯して、ターゲット像９０の位置を検出する。そし
て、ステップＳ１７に進み、ステップＳ５と同様に、両
制御部５４、５６を作動させ、第１の自動視準装置によ
り最終的な自動視準を行い、図１７に示したように、タ
ーゲット像９０の中心Ｏ’をレクチル線の中心Ｏ上に正
確に位置させる。

【００４３】それから、ステップＳ１８に進み、ターゲ
ット像９０の中心Ｏ’が正確にレクチル線９２の中心Ｏ
上にあるか否か、すなわちターゲット像９０の中心Ｏ’
とＯとの水平偏差ｈと垂直偏差ｖが所定範囲内（たとえ
ば、両制御部５４、５６のサーボモータの制御精度以
下）か否か調べる。両偏差ｈ、ｖがともに所定範囲内の
ときは、ステップＳ１９に進んで、光源８０を消灯し
て、測距部（光波距離計）４８によりターゲット１０４
までの距離を求め、同時に水平測角部５０と垂直測角部
５２により望遠鏡４６の水平角と垂直角を求める。これ
らの角度は、光学式エンコーダによって求められる。座
標系が指定してあれば、これらの距離と角度から指定さ
れた座標系での座標へ変換する。両偏差ｈ、ｖがともに
所定範囲外のときは、ステップＳ１６に戻る。

【００４４】前述した測定においては、光源８０は、ス
テップＳ４、Ｓ７、Ｓ１３、Ｓ１６で測定点の位置を検
出するときと、ステップＳ１０で距離算出するときにの
み点灯するだけで、測距部４８で距離を測定するステッ
プＳ１５、Ｓ１９では必ず消灯しているので、光源８０
による照明光が距離測定に誤差を与えることがない。こ
のように、光源８０が必要時に短時間のみ点灯されるの
で、省電力の測量機が得られる。こうして、１つの測定
点又は基準点の測定を完了すると、再び、広角カメラ光
学系８９に切り換えられ、図６に示したような画像が表
示されるので、次に測定したいターゲット像９０をタッ
チペン６８で指定する。以下同様に、順次ターゲット１
０４、１０８の位置を計測していく。

【００４５】一方、図示しない自動計測スイッチをＯＮ
とすると、ＣＰＵ５８は、測定対象物１００に取り付け
られたターゲット１０４と、基準点を示すターゲット１
０８を端から端まで自動的に順番に指定していき、前述
の測定を全部自動的に行うようになっている。この場合
は、予め測定点及び基準点の座標を計測制御機６５等の
外部機器から入力しておくことにより、効率的に自動測
定できるようにしている。

【００４６】こうして、１個所で前述の測定を終了する
と、測量機１１０を次の個所へ移動させ、前述のよう
に、ターゲット１０４、１０８を端から端まで測定して
いき、このような測定を予定した個所全部で行う。こう
して、すべての予定個所での測定を終了した後に、この
測定結果をタッチパネルディスプレイ６４に表示すると
ともに、図示しない適当な記録媒体に記録して測定を終
了する。

【００４７】以上は、１台の測量機のみで計測する方法
を説明したが、通常は、計測室１０２の床１０６には複
数の測量機１１０を設置し、これらの測量機１１０の入
出力装置６６と、観測室１１２内に設置されたディスプ
レイ（画像表示装置）を備えた計測制御機（パーソナル
コンピュータ）６５との間を電源ケーブル１１６と映像
ケーブル１１７と通信ケーブル１１８で接続して、各測
量機１１０を計測制御機６５により遠隔操作するととも
に、各測量機１１０で得た映像や測定結果は直ちに計測
制御機６５に送って、能率的に測定できるようにしてい
る。もちろん、計測制御機６５をもっと離れた事務所等
に設置し、適当な通信装置（電話、携帯電話、無線機
等）を介して、各測量機１１０と計測制御機６５とを接
続してもよい。

【００４８】このような測量機１１０を遠隔操作する場
合、１つの測量機１１０に計測制御機６５から計測開始
指令を送ると、この測量機１１０のメインスイッチがＯ
Ｎとなり、この測量機１１０は、広角ＣＣＤカメラ素子
８８により得られた測定対象物１００の映像を計測制御
機６５に送ってくるので、計測制御機６５のディスプレ
イに測定対象物１００の像が表示される。計測制御機６
５は、測量機１１０と同じ計測制御プログラムを内蔵し
ているから、後は前述した測量機１１０で行った方法と
同様にして、ターゲット１０４、１０８を端から端まで
測定していく。この測量機１１０での全ての測定を終了
すると、この測量機１１０のメインスイッチをＯＦＦと
し、次の測量機１１０に計測開始指令を送り、以下、同
様にして、全ての測量機１１０での測定を行う。全ての
測量機１１０での測定を終了すると、計測制御機６５
は、この測定結果をディスプレイに表示するとともに、
適当な記録媒体に測定結果を記録し、必要により測定結
果を印字して計測を終了する。

【００４９】屋外で測定する場合は、視準ＣＣＤカメラ
素子４５で得た画像から自動視準すると、自然光の強い
外乱等により誤視準を起こし易いので、ＣＰＵ５８は、
視準ＣＣＤカメラ素子４５又は広角ＣＣＤカメラ素子８
８で得た背景の明るさが所定値以上のときは、視準ＣＣ
Ｄカメラ素子４５により背景明るさを判断して、プログ
ラムにより自動的に十字型ラインセンサ１２２を用いる
第２の自動視準に切り替えるようになっている。この場
合でも、計測制御機６５のディスプレイ又は測量機１１
０のタッチパネルディスプレイ６４上で、広角ＣＣＤカ
メラ素子８８で得た広い視野の画像からターゲット像９
０を指定するだけで、自動視準がなされるようになって
いる。

【００５０】次に、測量機１１０を用いて災害現場など
を自動計測するに際しては、図１８に示すように、例え
ば、地滑りが発生するおそれのある斜面などのように、
災害の発生するおそれのある場所の所定位置に反射ター
ゲット３１を設置し、反射ターゲット３１を視準しやす
い所定場所に測量機１１０を設置する。そして、反射タ
ーゲット３１を計測点として望遠鏡４６で視準し、測量
機１１０により測距・測角して計測情報（計測データ）
を生成し、生成した計測情報をＣＰＵ５８に内蔵された
メモリ等に記録するとともに、視準用ＣＣＤカメラ素子
４５または広角ＣＣＤカメラ素子８８で一定時間毎に撮
像された計測点に関する画像をメモリに記録する。この
ような処理を繰り返しながら計測点の変位を自動的に計
測する過程で、必要に応じて計測情報と画像を送信対象
としてのユーザや作業事務所に送信する。なお、前記し
た観測（測量機１１０を用いた自動計測）は、１点観測
または複数点観測を一定時間継続して行うものであって
もよい。また、必要に応じて、ユーザが送信手段によ
り、再度異常点を観測するような指示を測量機１１０に
出すようにしてもよい。

【００５１】例えば、ＣＰＵ５８が計測情報を監視して
いる過程で、計測情報のうち計測点の変位が基準値を超
えたとき、あるいは計測情報を生成することが不能にな
ったときには、送信指令を入出力装置６６から計測制御
機６５に転送し、計測制御機６５に接続されたモデム３
２，通信ネットワークを介して、電子メールで計測情報
または計測情報の生成が不能になったことを示す情報と
ともに、計測点に関する画像、例えば、動画または静止
画による画像（ビデオ画像）をユーザ宛てに送信する。

【００５２】電子メールを受信したユーザは、計測情報
または計測情報の生成が不能になったことを示す情報と
計測点に関する画像を見ることで、災害現場の状況を把
握することができる。すなわち、ユーザが計測対象の現
場まで出向くことなく現場の状況を正確に把握すること
ができる。

【００５３】一方、災害現場の画像を見ているユーザか
ら通信ネットワーク，モデム３２を介して、送信要求の
アクセスがあったときには、このアクセスに応答して、
測量機１１０から計測情報とともに、計測点に関する画
像、例えば、動画または静止画による画像（ビデオ画
像）をユーザ宛てに電子メールで送信する。また、必要
ならば、送信手段により、災害現場の状況を再度計測す
るような指示を測量機１１０に出す。そして、測量機１
１０が新たに計測した計測情報がその画像とともにユー
ザに送信されることで、災害現場の状況をより詳細に把
握することができる。

【００５４】ユーザは、送信要求のアクセスを行うこと
で、計測情報と計測点に関する画像を見ることができ、
災害現場の状況を把握することができることは勿論、測
量機に新たな計測指示を与えることで、さらなる災害現
場の状況を詳細に把握できる。すなわち、ユーザが計測
対象の現場まで出向くことなく、ユーザが都合の良いと
きにいつでも現場の状況を把握することができる。

【００５５】本実施例における測量機１１０は、計測情
報生成手段と画像情報生成手段と送信指令手段を構成
し、計測制御機６５は送信手段を構成することになる。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１によれば、計測情報が基準値を超えたときまたは計測
情報の生成が不能になったときには、計測情報または計
測不能に関する情報を計測対象に関する画像情報ととも
にネットワークを介して送信対象に送信するようにした
ため、ユーザが計測対象の現場まで出向くことなく現場
の状況を把握することができる。

【００５７】請求項２によれば、ネットワークを介して
ユーザから送信要求または計測指示のアクセスがあった
ときには、計測情報を計測対象に関する画像情報ととも
にネットワークを介してユーザに送信または応答するよ
うにしたため、ユーザが計測対象の現場まで出向くこと
なく、ユーザが都合の良いときにいつでも現場の状況を
把握することができる。

【００５８】請求項３，４によれば、夜間においても現
場に出向くことなく計測点の計測情報を白く浮かんで見
えるターゲット画像情報とともに見ることができるの
で、昼夜を問わず遠隔地の災害現場などを観測すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である測量機全体のブロック
図である。

【図２】前記測量機の光学系及び自動視準装置を説明す
る図である。

【図３】前記測量機の背面図である。

【図４】十字形ラインセンサを説明する図である。

【図５】測定対象物の各部位置を測定する方法を示す図
である。

【図６】前記測量機の広角カメラ光学系で得た画像を示
す図である。

【図７】前記測量機において、前記広角カメラ光学系で
得た画像を用いて予備視準した後に、前記広角カメラ光
学系で得た画像を示す図である。

【図８】前記測量機において、前記視準カメラ光学系で
得た画像を用いて、自動視準した後に、前記視準カメラ
光学系で得た画像を示す図である。

【図９】前記測量機で測定点の位置測定の手順を説明す
るフローチャートである。

【図１０】前記測量機の自動視準の開始前に、広角カメ
ラ光学系で得た最も広角な画像を示す図である。

【図１１】図１０において、測定点のターゲットの中心
のレクチル線の中心からの水平偏差及び垂直偏差を示す
図である。

【図１２】前記広角カメラ光学系の最も広角な状態で、
ターゲットを視準軸方向へ移動させていく途中を示す図
である。

【図１３】前記広角カメラ光学系の最も広角な状態で、
ターゲットの中心と視準軸を一致させた状態を示す図で
ある。

【図１４】前記測量機の予備視準の途中において、前記
広角カメラ光学系を小幅ズームアップした状態を示す図
である。

【図１５】前記広角カメラ光学系を小幅ズームアップし
た状態で、ターゲットの中心と視準軸を一致させた状態
を示す図である。

【図１６】視準カメラ光学系に切り換えた直後に前記視
準カメラ光学系で捕らえた画像を示す図である。

【図１７】前記視準カメラ光学系で捕らえた画像で、タ
ーゲットの中心と視準軸を一致させた状態を示す図であ
る。

【図１８】ユーザが自動変位計測システムを利用すると
きの作用を説明するための図である。

【符号の説明】

３２ モデム ４６ 望遠鏡 ４７ 視準カメラ光学系（撮像装置） ６０ 画像処理装置 ６４ タッチパネルディスプレイ（表示装置） ６５ 計測制御機 ６８ タッチペン（測定点指定手段） ８９ 広角カメラ光学系（撮像装置） ９０ ターゲット像（測定点） １０４ ターゲット（測定点）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 視準用望遠鏡で計測点を視準したときに
   前記計測点に対して測距・測角して計測情報を生成する
   計測情報生成手段と、前記望遠鏡で前記計測点を視準し
   たときに前記計測点を撮像して画像情報を生成する画像
   情報生成手段と、前記計測情報生成手段の計測による計
   測情報が基準値を超えたときまたは前記計測情報生成手
   段による計測情報の生成が不能になったときに送信指令
   を出力する送信指令手段と、前記送信指令に応答して前
   記計測情報または計測不能に関する情報を前記画像情報
   とともにネットワークを介して送信対象に送信する送信
   手段とを備えてなる自動変位計測システム。
2. 【請求項２】 視準用望遠鏡で計測点を視準したときに
   前記計測点に対して測距・測角して計測情報を生成する
   計測情報生成手段と、前記望遠鏡で前記計測点を視準し
   たときに前記計測点を撮像して画像情報を生成する画像
   情報生成手段と、ネットワークを介してユーザから送信
   要求のアクセスがあったときに送信指令を出力する送信
   指令手段と、前記送信指令に応答して前記計測情報を前
   記画像情報とともに前記ネットワークを介して前記ユー
   ザに送信する送信手段とを備えてなる自動変位計測シス
   テム。
3. 【請求項３】 前記視準用望遠鏡には、望遠鏡の対物レ
   ンズの光軸（視準軸）と同軸または平行な光軸をもつ、
   測定点にセットした反射ターゲット照明用の光源が内蔵
   されたことを特徴とする請求項１または２に記載の測量
   機。
4. 【請求項４】 前記反射ターゲット照明用の光源は、所
   定の間隔で点滅するように構成されたことを特徴とする
   請求項３に記載の測量機。