JP2008014864A - 測量機 - Google Patents
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Abstract
【課題】測量機本体を全周方向に回転させることなくかつ垂直方向について望遠鏡を高低角方向に傾動させることなく、視準目標の水平方向の位置と垂直方向の位置とを検出する測量機を提供する。
【解決手段】測量機本体7の一部を構成する托架部8を水平方向に回動させる水平回転機構38と、托架部に設けられた望遠鏡9を垂直方向に傾動させる鉛直回転機構61と、測量機本体7に設けられて視準目標3を探索する視準目標探索装置20とを備え、視準目標探索装置20はガイド光15に基づく輝点像を含みかつ水平方向および高低方向の外界像を撮像する撮像光学系と、輝点像を信号処理して輝点像の基準方向に対する水平方向の座標位置と高低角方向の座標位置とを演算する画像処理部21とからなり、座標位置に基づいて視準目標3が存在する方向に望遠鏡9の光軸が向けられるように水平回転機構38と鉛直回転機構61とを制御する制御部22を有する。
【選択図】図4
【解決手段】測量機本体7の一部を構成する托架部8を水平方向に回動させる水平回転機構38と、托架部に設けられた望遠鏡9を垂直方向に傾動させる鉛直回転機構61と、測量機本体7に設けられて視準目標3を探索する視準目標探索装置20とを備え、視準目標探索装置20はガイド光15に基づく輝点像を含みかつ水平方向および高低方向の外界像を撮像する撮像光学系と、輝点像を信号処理して輝点像の基準方向に対する水平方向の座標位置と高低角方向の座標位置とを演算する画像処理部21とからなり、座標位置に基づいて視準目標3が存在する方向に望遠鏡9の光軸が向けられるように水平回転機構38と鉛直回転機構61とを制御する制御部22を有する。
【選択図】図4
Description
本発明は、測量機本体を水平方向の全周にわたって回転させることなく、視準すべき視準目標の水平方向の位置を迅速に検出して測量機本体を視準目標が位置する方向に振り向けることのできる測量機の改良に関する。
従来から、測量機には、測量機本体を水平方向の全周にわたって回転させることなく、視準すべき視準目標の水平方向の位置を迅速に検出して測量機本体を視準目標が位置する方向に振り向けることのできる測量機が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
このものは、測量機本体を水平方向に回転させる水平回転機構と、この水平回転機構を制御する制御部と、水平の全方向ガイド光を検出可能な粗方向検出装置と、測量機本体の望遠鏡の視準方向に設けられかつ所定の角度の範囲のみでガイド光を検出する精密方向検出装置とを具備し、制御部は粗方向検出装置からの検出結果によって測量機本体の向きを視準目標に合わせ、精密方向検出装置からの検出結果に基づき測量機本体を視準目標に視準させるように水平回転機構を制御するようになっている。
特開2000−346645号公報
ところが、この従来の測量機では、迅速に測量機本体を視準目標に振り向けることができるとはいっても、水平方向について測量機本体の前後左右の少なくとも4つの方向を検出するために4個の粗方向検出センサが必要となると共に、視準目標を精密に決定するための精密方向検出センサが必要となるため、測量機本体への検出センサの配置構造が複雑化するという問題がある。
また、水平方向についての視準目標の位置を概略検出した後に、高低角方向に望遠鏡を傾動させて、視準目標の位置を望遠鏡の光軸に合わせる調整を行っているため、視準目標に対する測量機本体の位置合わせの迅速性に若干欠けるという問題がある。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、水平方向について測量機本体を全周方向に回転させることなくかつ垂直方向について望遠鏡を高低角方向に傾動させることなく、視準目標の水平方向の位置と垂直方向の位置とを検出することのできる測量機を提供することを目的とする。
請求項1に記載の測量機は、測量機本体の一部を構成する托架部を水平方向に回動させる水平回転機構と、前記托架部に設けられた望遠鏡を垂直方向に傾動させる鉛直回転機構と、前記測量機本体に設けられて視準目標を探索する視準目標探索装置とを備え、前記視準目標探索装置は前記視準目標からのガイド光に基づく輝点像を含みかつ水平方向についての全周方向の外界像を撮像すると共に高低方向の外界像を撮像する撮像光学系と、前記撮像光学系により得られたガイド光に基づく輝点像を信号処理して該輝点像の基準方向に対する水平方向の座標位置と高低角方向の座標位置とを演算する画像処理部とからなり、前記測量機本体は前記画像処理部により得られた座標位置に基づいて前記視準目標が存在する方向に前記望遠鏡の光軸が向けられるように前記水平回転機構と前記鉛直回転機構とを制御する制御部を有することを特徴とする。
請求項2に記載の測量機は、前記視準目標探索装置が托架部の頂部に設けられていることを特徴とする。
請求項3に記載の測量機は、前記視準目標探索装置が測量機本体の一部を構成する基盤部に設けられていることを特徴とする。
請求項4に記載の測量機は、前記視準目標探索装置は、全周方向からのガイド光を受光部に向けて反射する凸面鏡と、該凸面鏡からのガイド光を受光してその位置を検出するための撮像素子と、前記凸面鏡からのガイド光を前記撮像素子と前記受光センサとに分割する分割ミラーとを備えることを特徴とする。
請求項5に記載の測量機は、前記ガイド光はオンオフ変調され、前記撮像素子は受光タイミングを制御する電子シャッタを備え、前記受光センサの受光に基づき、前記電子シャッタの受光タイミングを前記ガイド光に同期することを特徴とする。
本発明によれば、水平方向について測量機本体を全周方向に回転させることなくかつ垂直方向について望遠鏡を高低角方向に傾動させることなく、視準目標の水平方向の位置と垂直方向の位置とを検出することができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
図1において、1は三脚、2は測量機、3は視準目標、4はポールであり、三脚1は既知点Aに設けられ、測量機2は三脚1上に設置されている。視準目標3はポール4に取り付けられ、ポール4は目標点Bに立設されている。
測量機2は、図2、図3に示すように、三脚1に取り付けられた基板部6と、この基板部6に鉛直軸心を中心に回転可能に設けられた測量機本体7とを具備している。測量機本体7は托架部8とこの托架部8に水平軸心を中心に回転可能に支持された望遠鏡9とを具備している。
托架部8の内部には測量機本体7を鉛直軸心の回りに回転(水平回転)させる水平回転機構38が設けられている。
基板部6には軸受け部55が設けられている。この軸受け部55には水平回転軸56が回転自在に支持されている。水平回転軸56に托架部8の筐体57が取り付けられている。
軸受け部55には水平回転ギア58が固着され、水平回転ギア58には水平回転ギア59が噛合されている。
筐体57の内部には水平回転モータ60が設けられ、この水平回転モータ60の出力軸に水平回転駆動ギア59が固着されている。測量機本体7には、水平回転軸56に対向して水平回転検出器39が設けられている。水平回転検出器39、水平回転モータ60は後述する制御部に接続されている。
托架部8の内部には鉛直回転機構61が設けられている。望遠鏡9は鉛直回転軸62を介して筐体57に回転自在に支持されている。鉛直回転軸62には鉛直回転ギア63が固着されている。鉛直回転ギア63には鉛直回転駆動ギア64が噛合されている。筐体57の内部には鉛直回転モータ65が設けられ、鉛直回転モータ65の出力軸には鉛直回転駆動ギア64が固着されている。
筐体57の内部には傾動角検出器66が鉛直回転軸62に対向して設けられ、傾動角検出器66と鉛直回転モータ65とは後述する制御部に接続されている。
測量機本体7は水平回転機構38により水平回転され、水平回転検出器39により水平方向の角度が検出されるようになっている。望遠鏡9は鉛直回転機構61により高低角(鉛直)方向に傾動され、傾動角検出器66により傾動角が検出されるようになっている。
水平回転検出器39、傾動角検出器66の検出結果は、後述する制御部に入力され、水平回転機構38、鉛直回転機構61はこの後述する制御部により駆動が制御される。
測量機本体7からは視準目標3に向けて、測距光束11が発射される。測距光束11は視準目標に設けられた反射部(コーナキューブ12)によって反射される。測量機本体7はコーナキューブ12からの反射光束を受光し、既知点Aから目標点Bまでの距離を測定する。視準目標3は測量機2に向け、追尾用のガイド光15を発する投光装置14を具備している。
その投光装置14は、図4に示すように、発光タイミング生成部14aとPLD駆動部14bとパルスレーザダイオード(PLD)14cとから大略構成されている。発光タイミング生成部14aは所定周期のタイミングパルスを生成し、PLD駆動部14bはこのタイミングパルスに基づいて所定周期毎にパルスレーザダイオード14cを駆動し、パルスレーザダイオード(PLD)14cはそのタイミングパルスに基づいて所定周期毎に発光され、ガイド光15を射出する。
測量機本体7には、図2に示すように、托架部8の頂部に視準目標探索装置20が設けられている。この視準目標探索装置20は、例えば、図5に示すように、筒体20aと、凸面鏡20bと、結像レンズ20cと、分割ミラー20dと、集光レンズ20eと、フィルター20f、20f’と、撮像素子(例えば、CCD)20gと、受光センサ(フォトダイオード)20hと後述する信号処理部とから大略構成されている。
筒体20aはその上部が透明とされ、その下部が遮光部とされている。凸面鏡20bは筒体20aの頂部に固定され、撮像素子20gは筒体20aの下部に配設されている。結像レンズ20bは凸面鏡20bと撮像素子20gとの間に配設され、結像レンズ20bは凸面鏡20bにより反射された外界の反射映像を撮像素子20gに結像させる役割を果たす。
分割ミラー20dは結像レンズ20bと撮像素子20gとの間に配設され、結像レンズ20cを透過した外界の反射映像光を撮像素子20gと受光センサ20hとに分離して導く機能を有する。
その凸面鏡20bと結像レンズ20cと撮像素子20gとは、視準目標3からのガイド光15に基づく輝点像を含みかつ水平方向について全周方向の外界像を撮像すると共に高低方向の外界像を撮像する撮像光学系を構成している。
集光レンズ20eは、分割ミラー20dと受光センサ20hとの間に配設され、フィルター20f’は集光レンズ20eと受光センサ20hとの間に配設されている。集光レンズ20eは凸面鏡20bにより反射された反射映像光を集光して受光センサ20hに集光する機能を有し、フィルター20f’はガイド光の波長以外の波長の外界光を除去する機能を有する。フィルター20fは分割ミラー20dと撮像素子20gとの間に配設され、このフィルター20fはフィルター20f’と同様の機能を果たす。
その受光センサ20hと撮像素子20gとの各出力は、図4に示す画像処理部21に入力される。その画像処理部21は、受光回路21aと、同期信号生成兼用シャッタータイミング生成回路21bと、撮像素子駆動回路21cと、信号処理部21dと、座標演算回路21eとから構成されている。
受光回路21aは受光センサ20hの受光出力を整形して、同期信号生成兼用シャッタータイミング生成回路21bに出力する役割を果たし、同期信号生成兼用シャッタータイミング生成回路21bはその受光センサ20hの受光出力に基づいて同期用タイミング信号とCCDシャッタータイミング信号とを生成する役割を果たす。その同期用タイミング信号とCCDシャッタータイミング信号とは撮像素子駆動回路21cに入力される。
撮像素子駆動回路21cは、その同期用タイミング信号とCCDシャッタータイミング信号とに基づいて、所定の時間幅のウインドウを開け、この所定時間幅の映像信号が取り込まれるように、撮像素子20gを駆動する。その映像信号は信号処理部21dに入力される。
すなわち、パルスレーザダイオード14cが図6に示す発光タイミングで発光すると、受光センサ20hがその発光タイミングに応じて受光タイミング信号を出力し、この受光センサ20hの受光タイミング信号に応じてCCDシャッタータイミング信号が同期され、パルスレーザダイオードの発光タイミングに応じて、電子シャッターが開かれる。これによって、パルスレーザダイオード14cの発光時にのみ電子シャッターが開成され、映像信号に有害なノイズ光が除去される。
撮像素子20gにはフィルター20fがないとしたならば、外界の映像G1とガイド光15の輝点像G2とを含む映像が図7に示すように環状に形成される。
信号処理部21dは、その撮像素子20gに形成された環状の映像を長方形状に展開する役割を果たし、図8はその長方形状に展開された映像を示す。
その図8において、符号POは望遠鏡の基準方向を示し、符号Hは水平方向基準線(望遠鏡9の基準方向PO(0度)を中心として+180度から−180度までの範囲)を示し、符号Vは高低角方向基準線(水平方向基準線Hを0度として例えば+40度から−40度までの範囲)を示している。
その信号処理部21dの出力は座標演算回路21eに入力され、座標演算回路21eはその信号処理部21dの出力に基づいて、望遠鏡9の基準方向(0度)に対して水平方向についての輝点像G2が位置する水平角度θH、望遠鏡9の基準方向PO(0度)に対して垂直方向についての輝点像G2が位置する傾動角度θvを演算する。
座標演算回路21eはその演算回路21eの演算結果を制御部22に出力する。制御部22はその演算結果に基づき水平回転モータ60、鉛直回転モータ65を駆動制御し、輝点像G2が存在する方向に測量機本体7を回転駆動すると共に、望遠鏡9を傾動させる。
水平回転検出器39、傾動角検出器66の検出出力は、共に制御部22に逐次入力され、制御部22は水平角度θH、傾動角度θvが水平回転検出器39、傾動角検出器66により検出された水平角度、傾動角度に一致した時点で水平回転モータ60、鉛直回転モータ65の回転を停止させる。
これにより、水平方向について測量機本体7を全周方向に回転させることなくかつ垂直方向について望遠鏡9を高低角方向に傾動させることなく、視準目標3の水平方向の位置と垂直方向との位置を検出することができる。
また、視準目標3の座標位置を検出して、望遠鏡9の光軸を視準目標3に振り向ける際、托架部8と望遠鏡9とを同時に駆動しながら、望遠鏡9の光軸を視準目標3に振り向けることができるので、従来の構造のものに較べて、より迅速に望遠鏡9の光軸を視準目標3に合致させることができる。
以上、この発明の実施の形態では、托架部8の頂部に視準目標探索装置20を設ける構成としたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、図9に示すように、托架部8の側部に支柱23を設け、この支柱23の頂部に視準目標探索装置20を設ける構成としても良い。
また、この発明の実施の形態では、フィルタ20f、20f’を用いて、ガイド光15以外の外乱光をカットする構成としたが、この発明の実施の形態では、ガイド光15を所定周期で点滅させかつ撮像素子20gから輝点像G2に基づく信号を読み出す際に所定の窓幅を開ける構成としているので、フィルタ20f、20f’を格別設けなくとも、外乱光とガイド光15とを区別できる。
3…視準目標
7…測量機本体
15…ガイド光
20…視準目標探索装置
38…水平回転機構
61…鉛直回転機構
7…測量機本体
15…ガイド光
20…視準目標探索装置
38…水平回転機構
61…鉛直回転機構
Claims (5)
- 測量機本体の一部を構成する托架部を水平方向に回動させる水平回転機構と、前記托架部に設けられた望遠鏡を垂直方向に傾動させる鉛直回転機構と、前記測量機本体に設けられて視準目標を探索する視準目標探索装置とを備え、前記視準目標探索装置は前記視準目標からのガイド光に基づく輝点像を含みかつ水平方向についての全周方向の外界像を撮像すると共に高低方向の外界像を撮像する撮像光学系と、前記撮像光学系により得られたガイド光に基づく輝点像を信号処理して該輝点像の基準方向に対する水平方向の座標位置と高低角方向の座標位置とを演算する画像処理部とからなり、前記測量機本体は前記画像処理部により得られた座標位置に基づいて前記視準目標が存在する方向に前記望遠鏡の光軸が向けられるように前記水平回転機構と前記鉛直回転機構とを制御する制御部を有することを特徴とする測量機。
- 前記視準目標探索装置が托架部の頂部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の測量機。
- 前記視準目標探索装置が測量機本体の一部を構成する基盤部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の測量機。
- 前記視準目標探索装置は、全周方向からのガイド光を受光部に向けて反射する凸面鏡と、該凸面鏡からのガイド光を受光してその位置を検出するための撮像素子と、前記凸面鏡からのガイド光を前記撮像素子と前記受光センサとに分割する分割ミラーとを備える請求項1に記載の測量機。
- 前記ガイド光はオンオフ変調され、前記撮像素子は受光タイミングを制御する電子シャッタを備え、前記受光センサの受光に基づき、前記電子シャッタの受光タイミングを前記ガイド光に同期することを特徴とする請求項1に記載の測量機。
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