JP2007192600A - 測量機及び測量システム - Google Patents

Abstract

【課題】測量作業を１人で行うことができる測量機及び測量システムを提供する。
【解決手段】計測点に配置されるプリズム１の近傍に配置された光源３から出射された光を光位置検出部材６で検出し、光位置検出部材６で検出された視準軸のずれ量に応じてモータ３０を駆動して測量機本体１０Ａを水平回転又は垂直回転させる。このようにして測量機本体１０Ａの視準軸をプリズム１に向ける。
【選択図】図３

Description

この発明は、測量機及び測量システムに関する。

従来の測量機として、レーザダイオードから射出されたレーザ光を音響光学素子等の偏向素子を用いて二次元的に走査し、その光の走査範囲内に位置するプリズムで反射された光を受光装置で検出し、その検出光によりプリズムに対する測量機の視準軸のずれを求め、視準する（計測点に配置されたプリズムと測量機の光軸とを一致させる）ものがある。

上記測量機を用いて測量作業を実施するには、上述のように測量機を操作して計測点に配置された測量用プリズムに対して視準する測定者と、測量用プリズムを計測点に運ぶ測定補助者との２人が常に必要である。

したがって、作業効率が悪かった。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、測量機の視準作業を１人で行うことができる測量機及び測量システムを提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、測量機本体を駆動する駆動手段と、計測点に配置されるプリズムの近傍に配置された光源から前記プリズムを介して出射された視準光を対物レンズを介して受光する受光手段と、前記受光手段からの出力に基づいて前記プリズムに対する前記測量機本体の視準軸のずれを検出し、このずれ量に基づいて前記測量機本体の視準軸を前記プリズムに向けるように前記駆動手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の測量機において、可視光を透過し、前記光源から出射された前記視準光としての近赤外光を前記受光手段へ反射する第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロイックミラーを透過した前記可視光が入射する接眼レンズとを備えていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の測量機において、前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の測量機とこの測量機を遠隔操作するためのリモートコントローラとを備え、前記測量機は、前記プリズムへ測距光を投光する測距用光源と、前記プリズムで反射した前記測距光を受光する測距用受光手段と、前記制御手段で演算された測定値データを送信する送信手段と、前記測量機本体の動作を指示する前記指示信号を受信する測量機本体側受信手段とを有し、前記リモートコントローラは、前記送信手段から送信された前記測定値データを受信する受信手段と、前記受信手段から出力された前記測定値データを表示する表示手段と、前記指示信号を出力する指示手段と、前記指示手段からの前記指示信号を送信するリモコン側送信手段とを有し、前記制御手段は、前記測量機本体側受信手段で受信された前記指示信号に基づいて前記測量機本体の動作を制御することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の測量システムにおいて、前記測距用光源から出射された前記測距光としての赤外光を前記プリズムへ反射し、前記可視光と前記近赤外光とを透過する前記第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロイックミラーで反射された前記プリズムからの前記赤外光を前記測距用受光手段へ反射させるハーフミラーとを備えていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の測量システムにおいて、前記測距用光源から出射された前記赤外光を透過させ、前記プリズムで反射された前記測距用光源からの前記赤外光を前記測距用受光手段へ反射させるハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過した前記赤外光を透過させ、前記光源から出射され、前記第１のダイクロイックミラーで反射された前記近赤外光を前記受光手段へ反射させる第２のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロイックミラーを透過した前記可視光が入射する接眼レンズとを備えていることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項４〜６のいずれか１項記載の測量機システムにおいて、前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする。

この発明によれば測量機の視準作業を１人で行うことができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１実施形態に係る測量機システムの全体構成図、図２はプリズムの形状を示す斜視図である。

この測量機システムはプリズム１と発光ダイオード（光源）３と測量機本体１０Ａと制御装置（制御手段）２０とモータ（駆動手段）３０とを備える。

プリズム１は計測点に配置されている。プリズム１は例えばコーナーキューブであり、その頂点２の部分を切り落としたものを用いることができる（図２参照）。

発光ダイオード３は近赤外光（視準光）４を出射する光源であり、プリズム１の頂点２があった位置に配置されている。

なお、人体の保護に対する光出力は時間軸に対する出射光の積分値として表せるので、パルス点灯方式を採用すれば、高出力の発光素子を使用でき、単一面積当たりの瞬間ピーク光量を大きくすることができる。

測量機本体１０Ａは対物レンズ５と光位置検出部材（受光手段）６とを有する。

光位置検出部材６としてはセルを２次元配置したフォトダイオード、２次元ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等が用いられる。

制御装置２０は測量機本体１０Ａに設けられ、光位置検出部材６からの出力に基づいてモータ３０の駆動を制御する。

モータ３０は測量機本体１０Ａを水平回転させる図示しない水平回転用モータと垂直回転させる図示しない垂直回転用モータとで構成される。

図３は図１の測量機システムの全体構成図であって、プリズムに対して視準位置がずれた状態を示す図、図４〜６は光位置検出部材上の視準用スポットの位置を示す図である。

発光ダイオード３から出射された近赤外光４はプリズム１を透過し、対物レンズ５によって集光され、対物レンズ５の焦点付近に配置された光位置検出部材６によって受光される。制御装置２０は光位置検出部材６の出力に基づいてモータ３０を駆動する。

図３では、視準位置は正しい視準位置に対して下方へずれているため、視準用スポット７は光位置検出部材６上の中心に対して上方へずれた位置にある（図６参照）。

図４は視準位置が合ったときの光位置検出部材６上の視準用スポット７の位置を示し、図５は視準位置が下方かつ左方へずれたときの光位置検出部材６上の視準用スポット７の位置をを示し、図６は視準位置が下方へずれたときの光位置検出部材６上の視準用スポット７の位置を示している。

次に、図３、７に基づいて視準の一例を説明する。

図７は光位置検出部材の光電変換セルの平面を示す図である。

４つの光電変換セルを図示しない一個のパッケージ内に２次元配置することによって光位置検出部材６が構成されている。

プリズム１を計測点に設置し、発光ダイオード３を点灯させると、発光ダイオード３から出射された近赤外光４が対物レンズ５によって集光され、光電変換セル６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄで受光される。

制御装置２０は、光電変換セル６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄからの出力信号（光強度に対応する信号）に基づいてプリズム１に対する測量機本体１０Ａの視準軸のずれを検出する。

例えば、光電変換セル６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが受光したときのそれぞれの光強度を６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとしたとき、（６ａ＋６ｂ）−（６ｃ＋６ｄ）という式を用いて視準用スポット７の上下方向のずれが検出され、（６ｂ＋６ｃ）−（６ａ＋６ｄ）という式を用いて視準用スポット７の左右方向のずれが検出される。

制御装置２０は、検出された視準用スポット７のずれ量に基づいてモータ３０を駆動して測量機本体１０Ａを水平回転又は垂直回転させる。そして、制御装置２０は、反射光強度６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが均等になったとき（図４参照）、モータ３０を停止させる。その結果、プリズム１に対する測量機本体１０Ａの視準が終了する。

その後、他の測定点にプリズム１を移動させたとき、発光ダイオード３を点灯させておけば、測量機本体１０Ａはプリズム１を自動的に追尾し、視準する。

この第１実施形態によれば、測定者がプリズム１を測定点に配置するだけで自動的に視準が行なわれるので、作業効率を向上させることができる。

図８はこの発明の第２実施形態に係る測量機システムの全体構成図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

測量機本体１０Ｂは対物レンズ５と光位置検出部材６と第１のダイクロイックミラー８と焦点板９と接眼レンズ１９とを備えている。

第１のダイクロイックミラー８は対物レンズ５の光軸上に配置され、可視光を透過し、発光ダイオード３からの近赤外光４を光位置検出部材６へ反射する。

接眼レンズ１９には第１のダイクロイックミラー８を透過した可視光が入射する。

焦点板９は対物レンズ５の焦点上に配置されている。焦点板９は第１のダイクロイックミラー８と接眼レンズ１９との間に位置する。焦点板９の表面に十字線が刻まれている。

発光ダイオード３から出射された近赤外光４はプリズム１を透過し、対物レンズ５によって集光され、第１のダイクロイックミラー８で反射され、対物レンズ５の焦点付近に配置された光位置検出部材６によって受光される。制御装置２０は光位置検出部材６の出力に基づいてモータ３０を駆動する。

なお、第１のダイクロイックミラー８を透過した可視光ＶＬを接眼レンズ１０で観察することによって正しく視準されているか否かを確認することもできる。対物レンズ５、焦点板９及び接眼レンズ１９で望遠鏡が構成される。

この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。

図９はこの発明の第３実施形態に係る測量機システムの全体構成図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この測量機システムは測量機本体１０Ｃとリモートコントローラ５０とを備えている。

測量機本体１０Ｃは対物レンズ５と光位置検出部材６と第１のダイクロイックミラー８と測距用光源１２とハーフミラー１３と測距用受光部材１４と送信装置（送信手段）４１と、測量機本体側受信装置（測量機本体側受信手段）４２とを備えている。

測距用光源１２と測距用受光部材１４とは制御装置２０に電気的に接続されている。

第１のダイクロイックミラー８は可視光ＶＬと近赤外光４を透過し、赤外光（測距光）ＩＬを反射させる。

測距用光源１２はプリズム１へ赤外光ＩＬを投光する。測距用光源１２としては、例えば発光ダイオードが用いられる。

送信装置４１は制御装置２０で演算された測定値データ（例えば測角値や測距値のデータ）をリモートコントローラ５０へ送信する。

受信装置４２はリモートコントローラ５０の後述するリモコン側送信部５４から送信された測量機本体１０Ｃの動作を指示する指示信号を受信する。

送信装置４１と受信装置４２とで通信機４０が構成される。通信機４０は制御装置２０に電気的に接続されている。

ハーフミラー１３は測距用光源１２から投光された赤外光ＩＬを透過させ、プリズム１で反射された赤外光ＩＬを測距用受光部材１４へ向けて反射させる。

測距用受光部材１４はプリズム１で反射させた赤外光ＩＬを受光する。

リモートコントローラ５０は測量機本体１０Ｃとは別体であり、測定者によってプリズム１とともに持ち運ばれる。リモートコントローラ５０は受信装置（受信手段）５１と表示装置（表示手段）５２と指示装置（支持手段）５３とリモコン側送信部（リモコン側送信手段）５４とを有する。

受信装置５１は測量機本体１０Ｃの送信部４１から送信された測定値データを受信する。

表示装置５２は受信装置５１から出力された測定値データを表示する。

指示装置５３は測量機本体１０Ｃの動作に関して入力された各種の指令に応じた指示信号を出力する。

送信装置５４は指示装置５３からの指示信号を測量機本体１０Ｃへ向けて送信する。

制御装置２０は、受信装置４２で受信された指示信号に基づいて測量機本体１０Ｃの動作を制御する。また、制御装置２０は、測距用光源１２から投射された赤外光ＩＬが測距用受光部材１４に入射するまでの時間を計測して測量機本体１０Ｃからプリズム１までの距離を算出する。

この測量機システムの動作を説明する。なお、視準動作は上記実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

プリズム１に対する測量機本体１０Ａの視準が終了後、測定者が計測を行うために指示装置５３の操作キー（図示せず）を押すと、指示信号が送信装置５１から測量機本体１０Ｃの受信装置４２へ送信される。指示信号に基づいて制御装置２０は測光用光源１２を点灯させる。

赤外光ＩＬはハーフミラー１３を透過し、第１のダイクロイックミラー８で反射され、対物レンズ５を通り、プリズム１に至る。プリズム１で反射された赤外光ＩＬは対物レンズ５を透過し、第１のダイクロイックミラー８、ハーフミラー１３で反射され、測距用受光部材１４に至る。

制御装置２０で演算された測量機本体１０Ｃからプリズム１までの距離は送信装置４１からリモートコントローラ５０へ送信され、表示装置５２に測定値データとして表示される。

その後、他の測定点にプリズム１を移動させたとき、発光ダイオード３を点灯させておけば、測量機本体１０Ａはプリズム１を自動的に追尾し、視準する。測定者は上記と同様にリモートコントローラ５０を操作することによって測定作業を行うことができる。

この第３実施形態によれば、プリズム１、リモートコントローラ５０を持った１人の測定者が移動する度にリモートコントローラ５０を操作するだけで複数の測定点の測定を連続的に行うことができる。

図１０はこの発明の第４実施形態に係る測量機システムの全体構成図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この測量機システムは測量機本体１０Ｄとリモートコントローラ５０とを備えている。

測量機本体１０Ｄは対物レンズ５と光位置検出部材６とダイクロイックミラー８，１６と測距用光源１２とハーフミラー１３と測距用受光部材１４と焦点板９と接眼レンズ１９と送信装置４１と、測量機本体側受信装置４２とを有する。

第１のダイクロイックミラー８は可視光ＶＬだけを透過し、近赤外光４と赤外光ＩＬとを反射させる。

第２のダイクロイックミラー１６は赤外光ＩＬを透過し、近赤外光４を反射する。

この測量機システムの動作を説明する。なお、視準動作は上記実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

プリズム１に対する測量機本体１０Ａの視準が終了後、測定者が計測を行うために指示装置５３の操作キーを押すと、指示信号が送信部５４から測量機本体１０Ｄの受信装置４２へ送信される。指示信号に基づいて制御装置２０は測光用光源１２を点灯させる。

赤外光ＩＬはハーフミラー１３、第２のダイクロイックミラー１６を透過し、第１のダイクロイックミラー８で反射され、対物レンズ５を通り、プリズム１に至る。プリズム１で反射された赤外光ＩＬは対物レンズ５を通り、第１のダイクロイックミラー８で反射され、第２のダイクロイックミラー１６を透過し、ハーフミラー１３で反射され、測距用受光部材１４に至る。制御装置２０で演算されたプリズム１までの距離は送信装置４１からリモートコントローラ５０へ送信され、表示装置５２に測定値データとして表示される。

第１のダイクロイックミラー８を透過した測距光は焦点板９に集光される。このとき、対物レンズ５、焦点板９及び接眼レンズ１０で望遠鏡が構成され、必要に応じてこの望遠鏡でプリズム１に対して正しく視準されているか否かを確認することもできる。

その後、他の測定点にプリズム１を移動させたとき、発光ダイオード３を点灯させておけば、測量機本体１０Ａはプリズム１を自動的に追尾し、視準する。測定者は上記と同様にリモートコントローラ５０を操作することによって測定作業を行うことができる。

この実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果を奏する。

図１はこの発明の第１実施形態に係る測量機システムの全体構成図である。 図２はプリズムの形状を示す斜視図である。 図３は図１の測量機システムの全体構成図であって、プリズムに対して視準位置がずれた状態を示す図である。 図４は光位置検出部材上の視準用スポットの位置を示す図である。 図５は光位置検出部材上の視準用スポットの位置を示す図である。 図６は光位置検出部材上の視準用スポットの位置を示す図である。 図７は光位置検出部材の光電変換セルの平面を示す図である。 図８はこの発明の第２実施形態に係る測量機システムの全体構成図である。 図９はこの発明の第３実施形態に係る測量機システムの全体構成図である。 図１０はこの発明の第４実施形態に係る測量機システムの全体構成図である。

符号の説明

１：プリズム、３：発光ダイオード（光源）、４：近赤外光、５：対物レンズ、６：光位置検出部材（受光手段）、８，１１：ダイクロイックミラー、９：焦点板、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ：測量機本体、１２：測距用光源、１３：ハーフミラー、１４：測距用受光部材、１９：接眼レンズ、２０：制御装置（制御手段）、３０：モータ（駆動手段）、４１：送信装置（送信手段）、４２：受信装置（測量機本体側受信手段）、５０：リモートコントローラ、５１：受信装置、５２：表示装置、５３：指示装置、５４：送信装置、ＩＬ：赤外光、ＶＬ：可視光。

Claims (7)

1. 測量機本体を駆動する駆動手段と、
   計測点に配置されるプリズムの近傍に配置された光源から前記プリズムを介して出射された視準光を対物レンズを介して受光する受光手段と、
   前記受光手段からの出力に基づいて前記プリズムに対する前記測量機本体の視準軸のずれを検出し、このずれ量に基づいて前記測量機本体の視準軸を前記プリズムに向けるように前記駆動手段を制御する制御手段と
   を備えていることを特徴とする測量機。
2. 可視光を透過し、前記光源から出射された前記視準光としての近赤外光を前記受光手段へ反射する第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロイックミラーを透過した前記可視光が入射する接眼レンズとを備えていることを特徴とする請求項１記載の測量機。
3. 前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１又は２記載の測量機。
4. 請求項１記載の測量機とこの測量機を遠隔操作するためのリモートコントローラとを備え、
   前記測量機は、
   前記プリズムへ測距光を投光する測距用光源と、
   前記プリズムで反射した前記測距光を受光する測距用受光手段と、
   前記制御手段で演算された測定値データを送信する送信手段と、
   前記測量機本体の動作を指示する前記指示信号を受信する測量機本体側受信手段とを有し、
   前記リモートコントローラは、
   前記送信手段から送信された前記測定値データを受信する受信手段と、
   前記受信手段から出力された前記測定値データを表示する表示手段と、
   前記指示信号を出力する指示手段と、
   前記指示手段からの前記指示信号を送信するリモコン側送信手段とを有し、
   前記制御手段は、前記測量機本体側受信手段で受信された前記指示信号に基づいて前記測量機本体の動作を制御する
   ことを特徴とする測量システム。
5. 前記測距用光源から出射された前記測距光としての赤外光を前記プリズムへ反射し、前記可視光と前記近赤外光とを透過する前記第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロイックミラーで反射された前記プリズムからの前記赤外光を前記測距用受光手段へ反射させるハーフミラーとを備えていることを特徴とする請求項４記載の測量システム。
6. 前記測距用光源から出射された前記赤外光を透過させ、前記プリズムで反射された前記測距用光源からの前記赤外光を前記測距用受光手段へ反射させるハーフミラーと、
   前記ハーフミラーを透過した前記赤外光を透過させ、前記光源から出射され、前記第１のダイクロイックミラーで反射された前記近赤外光を前記受光手段へ反射させる第２のダイクロイックミラーと、
   前記第１のダイクロイックミラーを透過した前記可視光が入射する接眼レンズと
   を備えていることを特徴とする請求項４記載の測量システム。
7. 前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項記載の測量機システム。

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