JP2003240551A

JP2003240551A - 測量機

Info

Publication number: JP2003240551A
Application number: JP2002037507A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Fukuju; 智明福壽
Original assignee: Sokkia Co Ltd
Current assignee: Sokkia Co Ltd
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】カメラを用いて測量現場や測量地点を写真撮
影することなく、測量に関する画像と測量情報を記録す
ること。【解決手段】測量機１１０により測定点における測定
対象物１００に関する測量が行われ、測量結果としての
測量情報：作業内容、日時、水平角、鉛直角、斜距離を
記録するときに、ＣＣＤカメラ４５で撮像された画像３
１と測量情報３２を重ねてメモリに記録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置を搭載
し、鉛直軸と水平軸を機械的に駆動することができる測
量機に係り、特に、パソコン（ペンコンピュータ）・Ｐ
ＤＡ・データコレクタ等のコントロールソフトウエアに
より操作するに好適な測量機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、測量機として、ビデオカメラ等の
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
が知られている。この種のトータルステーションは、視
準用望遠鏡で測定点を視準したときに、モニタ画面に測
定点に関する画像が表示されるため、モニタ画面の画像
を見ながら測量を行うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、モニタ
画面の画像を見ながら測量を行うことできるようになっ
ているが、測定点に関する測量データ、例えば、作業内
容、日時、水平角、鉛直角、斜距離等は、文字データで
のみ記録されるようになっていた。このため、トータル
ステーションで測量し、この測量結果を記録した後、別
途用意したカメラを用いて測量現場や測量地点を写真撮
影し、測量結果と写真とが一致するように、測量結果と
写真を互いに関連づけて保存することが余儀なくされ、
測量結果や写真を保存するのに手間がかかるという不具
合があった。

【０００４】本発明は、従来技術の課題に鑑みてなされ
てものであり、その目的は、カメラを用いて測量現場や
測量地点を写真撮影することなく、測量に関する画像と
測量情報を記録することができる測量機を提供すること
にある。

【０００５】

【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においては、視準用望遠鏡で測定点を視準
したときに前記測定点に対して測距・測角して測量情報
を生成する測量情報生成手段と、前記望遠鏡で前記測定
点を視準したときに前記測定点を撮像して画像情報を生
成する画像情報生成手段と、前記測量情報を前記画像情
報とともに記録する記録手段を備えるように構成した。

【０００６】（作用）測定点に関する測量を行ったと
きに、測量情報を画像情報とともに記録するようにした
ため、撮像装置とは別にカメラを用意して測定点を写真
撮影する必要がなく、測量に関する情報を記録するため
の手間を省くことができる。

【０００７】請求項２においては、視準用望遠鏡で測定
点を視準したときに前記測定点に対して測距・測角して
測量情報を生成する測量情報生成手段と、前記望遠鏡で
前記測定点を視準したときに前記測定点を撮像して画像
情報を生成する画像情報生成手段と、前記測量情報生成
手段の生成による測量情報に変動が生じたことを検出す
る変動検出手段と、前記変動検出手段の検出出力に応答
して前記測量情報を前記画像情報とともに記録する記録
手段を備えるように構成した。

【０００８】（作用）測定点に関する測量を行ったと
きに、測量情報に変動が生じたことを条件に、測量情報
を画像情報とともに記録するようにしたため、撮像装置
とは別にカメラを用意して測定点を写真撮影する必要が
なく、測量に関する情報を記録するための手間を省くこ
とができる。

【０００９】請求項３においては、視準用望遠鏡で測定
点を視準したときに前記測定点に対して測距・測角して
測量情報を生成する測量情報生成手段と、前記望遠鏡で
前記測定点を視準し測定したときに前記測定点を撮像し
て動画に関する画像情報（測定点を視準し測定したとき
前後の測定点の動画に関する画像情報）を生成する画像
情報生成手段と、前記測量情報を前記動画に関する画像
情報とともに記録する記録手段を備えるように構成し
た。

【００１０】（作用）測定点に関する測量を行ったと
きに、測量前後の測量情報（測距測角値を含まない）を
動画に関する画像情報とともに記録するようにしたた
め、撮像装置とは別にカメラを用意して測定点を写真撮
影する必要がなく、測量に関する情報を記録するための
手間を省くことができる。

【００１１】請求項４においては、視準用望遠鏡で測定
点を視準したときに、前記測定点に対して測距・測角し
て測量情報を生成する測量情報生成手段と、前記望遠鏡
で前記測定点を視準したときに前記測定点を撮像して動
画に関する画像情報を生成する画像情報生成手段と、前
記測量情報生成手段の生成による測量情報に変動が生じ
たことを検出する変動検出手段と、前記変動検出手段の
検出出力に応答して前記測量情報を前記動画に関する画
像情報とともに記録する記録手段を備えるように構成し
た。

【００１２】（作用）測定点に関する測量を行ったと
きに、測量情報に変動が生じたことを条件に、測量情報
を動画に関する画像情報とともに記録するようにしたた
め、撮像装置とは別にカメラを用意して測定点を写真撮
影する必要がなく、測量に関する情報を記録するための
手間を省くことができる。

【００１３】請求項５においては、請求項１〜４に記載
の測量機において、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前記視準用望遠鏡に内
蔵するように構成した。

【００１４】（作用）特に夜間やトンネル内などの暗い
状態下では、反射ターゲットは、反射ターゲット照明用
の光源の光で照明されることで、暗闇の中に白く浮き上
がって見えるので、視準が可能となり、また撮像された
画像情報の中で測定点（ターゲット）を視認し易い。

【００１５】請求項６においては、請求項５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。

【００１６】（作用）特に夜間やトンネル内などの暗い
状態下では、反射ターゲットは、暗闇の中にあたかも点
滅しているように見えるので、視準が可能となり、また
撮像された画像情報の中で測定点（ターゲット）をより
視認し易い。

【００１７】

【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。

【００１８】図１は、本発明の一実施例である測量機
（トータルステーション）全体のブロック図であり、図
２は、この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。

【００１９】本実施例の測量機１１０の望遠鏡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軸４３を取り付け、この水平
回転軸４３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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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、または広角カメラ
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、ＣＰ
Ｕ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ｈ１、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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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１０４、１０８の位置
を計測していく。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】また、メモリ等の記録媒体（記録手段）に
測定点に関する画像を記録するに際しては、例えば、図
１８に示すように、視準ＣＣＤカメラ素子４５又は広角
ＣＣＤカメラ素子８８で撮像された画像３１をメモリに
記録するときには、スーパーインポーズ装置６２によ
り、測量機１１０の測量による測量情報３２として作業
内容，日時，測点番号，水平角，鉛直角，斜距離を重ね
て記録する。これにより、撮像装置の他に別途カメラを
用意して測定対象物１００を撮影することなく、測定点
に関する画像３１と測定点に関する測量情報３２を互い
に関連づけて記録することができ、測量に関する情報を
記録するための手間を省くことができる。なお、図１８
は、撮像装置で撮像した画像３１と測量情報３２を重ね
てメモリに記録した後に、これを紙に画像として出力し
たもので、符号１０４はターゲット、画像中央のターゲ
ットを測定した時の測定データを含む測量情報３２が画
像３１の右下の画像認識の邪魔にならない位置に表示さ
れている。

【００５８】また、測量に関する情報を記録するに際し
ては、測量情報に変動が生じたことを条件に、測量情報
を画像情報とともに記録するようにしたり、静止画の他
に測量する前後を撮像し動画に関する画像情報を測量情
報とともに記録したりすることもできる。この場合、測
量機１１０は、測量情報生成手段と画像情報生成手段を
構成し、測量制御機６５は、測量情報の変動を検出する
変動検出手段を構成することになる。

【００５９】前記実施例においては、計測制御機６５側
で測量に関する情報を記録するものについて述べたが、
測量機１１０においても、測量に関する情報を記録する
ことができる。例えば、ＣＰＵに内蔵されたメモリや入
出力装置６６に接続されたメモリに情報を記録すること
ができる。この場合、測量機１１０は、測量情報生成手
段と画像情報生成手段および測量情報の変動を検出する
変動検出手段を構成することになる。

【００６０】

【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、測定点に関する測量を行ったときに、測量
情報を画像情報とともに記録するようにしたため、撮像
装置とは別にカメラを用意して測定点を写真撮影する必
要がなく、測量に関する情報を記録するための手間を省
くことができる。

【００６１】請求項２によれば、測定点に関する測量を
行ったときに、測量情報に変動が生じたことを条件に、
測量情報を画像情報とともに記録するようにしたため、
撮像装置とは別にカメラを用意して測定点を写真撮影す
る必要がなく、測量に関する情報を記録するための手間
を省くことができる。即ち、従来では、同一点を測量す
る場合はその測量現場の写真は１枚でよいが、測量場所
が変わったり、外乱等で測定点の位置が変動すると、変
動後の写真も必要で、再度測量現場の写真を撮る必要が
あったが、そのような手間がいらなくなる。

【００６２】請求項３によれば、測定点に関する測量を
行ったときに、測量前後の測量情報を動画に関する画像
情報とともに記録するようにしたため、撮像装置とは別
にカメラを用意して測定点を写真撮影する必要がなく、
測量に関する情報を記録するための手間を省くことがで
きる。

【００６３】請求項４によれば、測定点に関する測量を
行ったときに、測量情報に変動が生じたことを条件に、
測量情報を動画に関する画像情報とともに記録するよう
にしたため、撮像装置とは別にカメラを用意して測定点
を写真撮影する必要がなく、測量に関する情報を記録す
るための手間を省くことができる。

【００６４】請求項５、６によれば、あたりが暗い場合
もターゲットを視認できるので、測量できるとともに、
測量情報とともに画像情報（ターゲット）を記録できる
ので、夜間やトンネル内などの暗い状態下においても利
用できる。

【００６５】

【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】測量対象物に関する画像とともに測量情報を
記録するときの表示例を示す図である。

【符号の説明】

３１画像３２測量情報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

【特許請求の範囲】

【請求項１】視準用望遠鏡で測定点を視準したときに
前記測定点に対して測距・測角して測量情報を生成する
測量情報生成手段と、前記望遠鏡で前記測定点を視準し
たときに前記測定点を撮像して画像情報を生成する画像
情報生成手段と、前記測量情報を前記画像情報とともに
記録する記録手段を備えてなることを特徴とする測量
機。
【請求項２】視準用望遠鏡で測定点を視準したときに
前記測定点に対して測距・測角して測量情報を生成する
測量情報生成手段と、前記望遠鏡で前記測定点を視準し
たときに前記測定点を撮像して画像情報を生成する画像
情報生成手段と、前記測量情報生成手段の生成による測
量情報に変動が生じたことを検出する変動検出手段と、
前記変動検出手段の検出出力に応答して前記測量情報を
前記画像情報とともに記録する記録手段を備えてなるこ
とを特徴とする測量機。
【請求項３】視準用望遠鏡で測定点を視準したときに
前記測定点に対して測距・測角して測量情報を生成する
測量情報生成手段と、前記望遠鏡で前記測定点を視準し
測定したときに前記測定点を撮像して動画に関する画像
情報を生成する画像情報生成手段と、前記測量情報を前
記動画に関する画像情報とともに記録する記録手段を備
えてなることを特徴とする測量機。
【請求項４】視準用望遠鏡で測定点を視準したときに
前記測定点に対して測距・測角して測量情報を生成する
測量情報生成手段と、前記望遠鏡で前記測定点を視準し
たときに前記測定点を撮像して動画に関する画像情報を
生成する画像情報生成手段と、前記測量情報生成手段の
生成による測量情報に変動が生じたことを検出する変動
検出手段と、前記変動検出手段の検出出力に応答して前
記測量情報を前記動画に関する画像情報とともに記録す
る記録手段を備えてなることを特徴とする測量機。
【請求項５】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１〜４のいずれかに記載
の測量機。
【請求項６】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
測量機。