JP2909634B2 - 光パルスを用いた方位検出方法と検出装置 - Google Patents

光パルスを用いた方位検出方法と検出装置

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JP2909634B2 JP2001714A JP171490A JP2909634B2 JP 2909634 B2 JP2909634 B2 JP 2909634B2 JP 2001714 A JP2001714 A JP 2001714A JP 171490 A JP171490 A JP 171490A JP 2909634 B2 JP2909634 B2 JP 2909634B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、平面測量における測定点の方位検出方法
と、その検出装置に関するものである。
〔従来技術と問題点〕
方位の検出手段として、方位磁石や真北ジャイロ等が
あることは公知である。
しかし、これら方位磁石や真北ジャイロ等を用いて、
実際の平面測量における測定点の方位や位置を確定する
となれば、その精度や測量作業の点から問題があった。
なぜなら、トランシットやセオドライト等の測角器とリ
ンクさせる適切な方法がないからである。
そこで、従来の測量において、測定点の方位やその平
面位置を求める場合は、第2図(I)(II)(III)で
示すような方法によって求めるようにしている。
先ず、第2図(I)で示すような場合、すなわち測定
点Pに対し、2地点AおよびBが既知の場合は、この2
地点AおよびBをそれぞれ基準点(既知座標)としてA
およびB間の距離Lを測定し、ついで測定点Pとの角度
αおよびβを求め、これより測定点Pの方位ないし位置
を求めるようにしている。
また、第2図(II)で示すような場合、すなわち2地
点AおよびBが既知で、しかもそのAおよびB間の距離
が既知の場合は、それぞれの既知点AおよびBから測定
点Pまでの長さL1,L2を求め、ついで三辺の長さLおよ
びL1,L2からしかるべき測定点Pの方位ないし位置を求
めるようにしている。
さらに第2図(III)で示すような場合、すなわち測
定点Pに対し、既地点が1ケ所のみの場合は、既地点A
を基準点とし、この基準点Aから測定点Pまでの長さを
求めるとともに、基準点Aから測定点Pの方位角を求め
るようにしている。
そして、その測定点Pの方位ないし位置の測定精度
を、より高精度に検出するための対応手段として、前記
(I)および(II)の方法においては既知点すなわち基
準点AおよびB間の長さLを大きくとることにより対応
するようにしている。
ところで、実際の測量において、基準点AおよびBの
2点間の長さを大きくとるということは、場所的制約を
受けるケースが多く困難である。ましてや測量現場が狭
い場所に指定されているような場合は、特に困難であ
る。したがって高精度の方位ないし位置の測定はできか
ねるといった欠点があった。
この点3番目に示した(III)の方法は、基準点Aが
1ケ所のみで、場所的制約に対しては対応性が極めて高
い。しかし方位角の測定に冒頭説明したような方位磁石
や真北ジャイロ等を使用せざるを得ず、したがってトラ
ンシットやセオドライト等の角度検出装置に対する適切
なリンク方法がないため、前記(I)(II)の方法と同
様、精度の高い検出はできないといった問題があった。
この発明は、このような従来の方位検出ないし位置検
出の問題点を解消し、場所的制約を受けることの少な
い、しかも高精度の方位および位置の検出ができる方法
と、その装置を提供することを目的として開発したもの
である。
〔問題点を解決するための手段〕
前記目的を達成するため、この発明では、一定の速度
で回転する水平回転レーザと、所定微小時間だけ発光す
る無指向性フラッシュ光とを組み合わせて、場所的な制
約を受けることなく、しかるべき測定点の方位および位
置を精度よく検出できる方法と装置を構成したものであ
る。
すなわち、基準点側から一定速度で回転する水平回転
レーザを発振させ、この水平回転レーザを放射延長線上
の基準方位に設定したレーザ受光センサで検出し、検出
した信号に基づいて所定微小時間(数百ns)だけ発光す
る無指向性のフラッシュ光を発光させ、このフラッシュ
光と、前記基準点側からの水平回転レーザとを測定点側
で受光するとともに、前記フラッシュ光の受光時点と水
平回転レーザの受光時点との時間差に基づいて基準方位
に対する測定点の方位角を求めるようにした。
また、前述した検出方法の装置は、基準点側に設置す
る光波測距器を備えた水平回転レーザ発振装置と、基準
方位に設定するレーザ受光センサと、このレーザ受光セ
ンサによる検知信号に基づいて所定微小時間(数百ns)
だけ無指向性のフラッシュ光を発光させる超高速度撮影
用のフラッシュ光発光装置と、測定点側に設定する前記
フラッシュ光受光装置と、前記光波測距器からの光波を
反射するコーナーキュービックプリズムを備えた水平回
転レーザ受光装置と、双方により検知した受光信号をカ
ウントする時間計測用カウンタと、この時間計測用カウ
ンタにより計測した時間差データに基づいて基準方位に
対する測定点の方位角を演算するコンピュータとにより
構成したものである。
〔作用〕
この発明による測定点の方位ないし位置の検出方法お
よび検出装置は、以上説明したように構成しているた
め、基準点に設定した水平回転レーザ発振装置からレー
ザを発振し、その放射延長線上の基準方位に設定したレ
ーザ受光センサによる受光信号に基づいて所定微小時間
(数百ns)だけ無指向性のフラッシュ光を発光させ、こ
のフラッシュ光と前記水平回転レーザとをそれぞれ測定
点において検出する。そして、この双方の検出信号をそ
れぞれパルス信号として時間計測用カウンタへ送り、双
方の時間差を求め、もって基準方位に対する測定点の角
度を求めるようにしたので、場所的な制約を受けること
なく高精度の方位角が測定されることとなる。
〔実施例〕 さらに、この発明を実施例に示す図面に基づいて具体
的に説明する。
第1図はこの発明による方位ないし位置の検出方法と
検出装置との構成を示す概念図である。
まず、基準点A側に設定され、一定の速度で回転する
水平回転レーザ発振装置10は、水平方向にレーザ光10a
を発振するレーザ発振器11と、このレーザ発振器11を載
置し、一定の速度で回転するターンテーブル12と、光波
測距器13とを三脚にて支持させた構成としている。
ついで、この水平回転レーザ発振装置10よりのレーザ
光10aを検出するレーザ受光センサ20は、前記基準点A
に対し、ある特定の方位、すなわち基準方位の位置に設
定し、そのレベルは前記回転レーザの放射延長線上の同
一レベルに、あらかじめ水準器等を利用して設定してい
る。
レーザ受光センサ20は、図示のように増幅器21に接続
され、この増幅器21を介してフラッシュ光発光装置22に
接続させている。すなわちレーザ受光の検知信号に基づ
いて無指向性のフラッシュ光を光パルスとして発振する
ように構成している。なお、実施例においてフラッシュ
光発光装置22にはパラボラ反射鏡等からなる投光用反射
器23を組み付け、また発光時間が数100nsの超高速度撮
影用の超短時間発光フラッシュの発光装置をもって構成
している。
次に測定点B側に設置する前記フラッシュ光の受光装
置30には増幅器31を介して時間計測用カウンタ32に接続
し、他方前記水平回転レーザ発振装置10からの水平回転
レーザ10aを検出するためのレーザ受光センサ33を設置
し、このレーザ受光センサ33は、前記フラッシュ光の受
光装置30と同様に増幅器34を介して前記時間計測用カウ
ンタ32に接続している。
すなわち前記フラッシュ光受光装置30がフラッシュ
光、すなわち光パルスを受光した時、その受光信号を増
幅器31をもって増幅し、時間測定用カウンタ32に測定開
始用のパルス信号として送り込むように構成している。
同じく前記レーザ受光センサ33が水平回転レーザ10aを
受光した時、その受光信号が増幅器34を介して増幅さ
れ、前記時間計測用カウンタ32に測定終了のパルス信号
として送り込まれるように構成している。
そして、この双方の時間差を時間計測用カウンタ32を
もってカウントし、そのデータをコンピュータ40に入力
して、前記基準方位に対する測定点Bのずれ角αを演算
し、しかるべき測定点Bの方位角を検出するように構成
している。なお実施例においては、前記フラッシュ光受
光装置30には、フラッシュ光の検出をより確実にするた
めの集光装置30aを装備させ検出感度をより高くするよ
うに配慮している。もちろんフラッシュ光はレーザのよ
うに指向性を備えたものでなく、いわゆる無指向性の光
波であるため、集光装置30aを装備させることは絶対必
要条件ではない。
次に測定点Bの位置を求める手段としては、基準点A
側に設置する水平回転レーザ発振装置10に組み込んだ光
波測距器13からの距離測定用光波13aを反射するコーナ
キュービックプリズムからなる特殊反射鏡35を測定点B
側のレーザ受光センサ33に一体的に装備させて計測する
ように構成している。すなわち光波測距器13から発射さ
れた距離測定光波13aが、前記特殊反射鏡35に当たり戻
るまでの時間に基づいて、基準点Aから測定点Bまでの
距離を算出し、しかるべき測定点Bの位置を計測するこ
とができるように構成している。
この発明による測定点の方位ないし位置の検出方法お
よびその検出装置は以上のように構成されているため従
来の検出方法ないし検出装置に比較し、次のような効果
を発揮することが可能である。
〔発明の効果〕
(1)指向性を有するレーザ光と所定微小時間(数百n
s)だけ発光する無指向性のフラッシュ光を用いて測定
点の方位を検出するように構成しているため、測定場所
が狭い所でも測定することができる。つまり、見通しが
悪く幅の狭い場所での測定ができる。
(2)方位が高精度をもって測定できる。すなわち一定
の速度で回転する水平回転レーザを使用し、基準方位に
対する測定点のずれを時間差として検出し、この時間差
からずれ角をコンピュータにて演算し求めるようにして
いるため、高精度の方位角を算出することが可能であ
る。
ちなみに角度を求める方法として、エンコーダを用い
る方法があるが、このエンコーダによる角度の分解能は
0.1sec〜1secのものが現状で、これ以上の分解能を備え
たエンコーダはない。これに対し、この発明は時間計測
から角度を演算するものであるため、その分解能はピコ
セコンド単位の分解能を保持することができる。すなわ
ちレーザの回転速度にも関連するが角度にして1/100se
c、1/1000secの分解能を容易に確保することができ、高
精度の方位角を検出することができる。
(3)基準点を複数必要としない。したがって場所的な
制約を受けることがなく測定作業が煩雑とならない。
(4)比較的単純な水平回転レーザ発振装置、光波測距
器、所定微小時間(数百ns)だけ無指向性のフラッシュ
光を発光させる超高速度撮影用のフラッシュ光発光装
置、さらには時間計測用カウンタと小型コンピュータの
組み合わせによって本装置は構成される。そのため、操
作に複雑さを要せず、しかも精度の高い測定が容易にで
きる。
【図面の簡単な説明】
図面は、この発明による方位検出方法と、その検出装置
との実施例を示すもので、第1図は方位検出方法と検出
装置の構成を示す概念図、第2図(I)(II)(III)
は従来における測定点の方位ないし平面位置の測定方法
を示す概念図である。 10……水平回転レーザ発振装置 10a……レーザ光、11……レーザ発振器 12……ターンテーブル、13……光波測距器 13a……距離測定用光波 20……レーザ受光センサ 21……増幅器 22……フラッシュ光発光装置 23……反射鏡(パラボラ反射鏡) 30……フラッシュ光受光装置 30a……集光装置、31……増幅器 32……時間計測用カウンタ 33……レーザ受光センサ 34……増幅器 35……特殊反射鏡(コーナキュービック) 40……コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−88277(JP,A) 特開 平1−250778(JP,A) 実開 昭59−175115(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01C 15/00 - 15/14 G01S 7/48 - 7/489 G01C 1/00 - 1/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基準点側から一定速度で回転する水平回転
    レーザを発振させ、この水平回転レーザを放射延長線上
    の基準方位に設定したレーザ受光センサで検出し、検出
    した信号に基づいてパルス光を発光させ、このパルス光
    と、前記基準点側からの水平回転レーザとを測定点側で
    受光するとともに、前記パルス光の受光時点と水平回転
    レーザの受光時点との時間差に基づいて基準方位に対す
    る測定点の方位角を求める方位検出方法において、 前記パルス光として、前記レーザ受光センサで検出した
    検出信号に基づいて所定微小時間だけ発光する無指向性
    のフラッシュ光を用い、場所的な制約を受けることなく
    前記測定点の方位角を高精度に求める構成としたことを
    特徴とする光パルスを用いた方位検出方法。
  2. 【請求項2】基準点側に設置する光波測距器を備えた水
    平回転レーザ発振装置と、基準方位に設定するレーザ受
    光センサと、このレーザ受光センサによる検知信号に基
    づいてパルス光を発光する発光装置と、測定点側に設定
    するパルス光受光装置と、前記光波測距器からの光波を
    反射するコーナーキュービックプリズムを備えた水平回
    転レーザ受光装置と、双方により検知した受光信号をカ
    ウントする時間計測用カウンタと、この時間計測用カウ
    ンタにより計測した時間差データに基づいて基準方位に
    対する測定点の方位角を演算するコンピュータからなる
    方位検出装置において、 前記発光装置を、前記レーザ受光センサによる検知信号
    に基づいて所定微小時間だけ無指向性のフラッシュ光を
    発光させる超高速度撮影用のフラッシュ光発光装置にて
    構成するとともに、前記パルス光受光装置は、前記フラ
    ッシュ光の受光装置をもって構成し、場所的な制約を受
    けない高精度な方位検出装置としたことを特徴とする光
    パルスを用いた方位検出装置。
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JPS59175115U (ja) * 1983-05-09 1984-11-22 日本電気株式会社 方位・見通し確認用光源装置
JPH07122667B2 (ja) * 1987-09-30 1995-12-25 株式会社小松製作所 レーザー光を用いた測量装置
JPH01250778A (ja) * 1988-03-31 1989-10-05 Stanley Electric Co Ltd 光学検出装置

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