JP3407149B2 - Electronic level and staff with tilt correction function - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は標尺のパターン像を光電
変換器により電気信号に変換し、得られた電気信号を利
用して高低差等を自動的に計測することのできる電子レ
ベル及び標尺に係わり、特に、電子レベルの傾斜角を測
定するための傾斜角測定手段を備えており、傾斜による
補正量を自動的に算出することのできる傾斜補正機能付
き電子レベル及び標尺に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic level and a pedestal capable of automatically measuring a height difference or the like by converting a pattern image of a pedestal into an electric signal by a photoelectric converter and utilizing the obtained electric signal. In particular, the present invention relates to an electronic level and a staff with an inclination correction function, which is provided with an inclination angle measuring means for measuring an inclination angle of an electronic level and can automatically calculate a correction amount due to the inclination.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来から直接水準測量等を行う場合に
は、レベル（水準儀）と標尺が使用されていた。即ち、
測量者が、標尺の目盛りをレベルを使用して目視するこ
とにより高低差を測定していた。この古典的なレベルに
よる測量は、測量者による読み誤りが発生していた。こ
の読み誤りを解消するために、標尺の目盛り作業を電子
的に行う電子レベルが開発された。この電子レベルは例
えば、標尺側から所定信号を包含させた光を発光させ、
この光を電子レベル側で受光して識別し、標尺の目盛り
を読み取る様に構成されていた。2. Description of the Related Art Conventionally, when directly performing leveling or the like, a level (standard level) and a staff are used. That is,
The surveyor measured the height difference by visually observing the scale of the staff using the level. In this classical level survey, there was a reading error by the surveyor. In order to eliminate this misreading, an electronic level has been developed that electronically performs the graduation work of the staff. This electronic level emits light including a predetermined signal from the staff,
This light is received on the electronic level side for identification, and the scale of the staff is read.

【０００３】本出願人は、電子的に高低差を読み取るこ
とのできる電子レベルを開発した。この電子レベル１
は、図２に示す様に、第１のパターンＡと第２のパター
ンＢと第３のパターンＲが等間隔（ｐ）で繰り返し配置
されている電子レベル用標尺２を使用している。即ち、
３種のパターンを１組として各ブロックが連続して形成
されており、最も左側に配置されたブロックを、０ブロ
ックと定義し、Ｒ（０）、Ａ（０）、Ｂ（０）と記載す
れば、Ｒ（１）、Ａ（１）、Ｂ（１）、Ｒ（２）、Ａ
（２）、Ｂ（２）、・・・・・・・・と繰り返し配置さ
れている。なお、全てのパターンが等間隔ｐで繰り返さ
れているので、この間隔に対応した信号を基準信号とす
ることができる。The applicant has developed an electronic level capable of electronically reading elevation differences. This electronic level 1
2 uses an electronic level staff 2 in which a first pattern A, a second pattern B, and a third pattern R are repeatedly arranged at equal intervals (p) as shown in FIG. That is,
Each block is formed continuously with three types of patterns as one set, and the block arranged on the leftmost side is defined as 0 block and described as R (0), A (0), B (0). Then, R (1), A (1), B (1), R (2), A
(2), B (2), ... Are repeatedly arranged. Since all patterns are repeated at equal intervals p, the signal corresponding to this interval can be used as the reference signal.

【０００４】そして例えば第３のパターンＲは、黒幅８
ｍｍで固定幅となっており、第１のパターンＡは、６０
０ｍｍで１周期となる様に黒部分の幅を変調しており、
第２のパターンＢは、５７０ｍｍで１周期となる様に黒
部分の幅を変調している。For example, the third pattern R has a black width of 8
It has a fixed width of mm, and the first pattern A is 60
The width of the black part is modulated so that it becomes one cycle at 0 mm.
In the second pattern B, the width of the black portion is modulated so that one cycle is 570 mm.

【０００５】ここで電子レベル用標尺２の水平位置を求
める原理を説明すると、電子レベル用標尺２の第１のパ
ターンＡは、６００ｍｍで１周期となる様に黒部分の幅
を変調しているので、変調幅を０〜１０ｍｍとすれば、
第１のパターンの幅Ｄ_Aは、以下の式で与えられる。Here, the principle of obtaining the horizontal position of the electronic level staff 2 will be explained. In the first pattern A of the electronic level staff 2, the width of the black portion is modulated so that one cycle is 600 mm. Therefore, if the modulation width is 0 to 10 mm,
The width D _A of the first pattern is given by the following equation.

【０００６】 Ｄ_A＝５＊（１＋ＳＩＮ（２＊π＊Ｘ／６００−π／２））・・・第１式D _A = 5 * (1 + SIN (2 * π * X / 600−π / 2)) ... First formula

【０００７】となる。但し、Ｘ＝（１０ｍｍ、４０ｍ
ｍ、７０ｍｍ・・・・・・である）。[0007] However, X = (10 mm, 40 m
m, 70 mm ...

【０００８】同様に、電子レベル用標尺２の第２のパタ
ーンＢは、５７０ｍｍで１周期となる様に黒部分の幅を
変調しているので、第２のパターンの幅Ｄ_Bは、以下の
式で与えられる。Similarly, the second pattern B of the electronic level staff 2 modulates the width of the black portion so that one period is 570 mm, so the width D _B of the second pattern is as follows. Given by the formula.

【０００９】 Ｄ_B＝５＊（１＋ＳＩＮ（２＊π＊Ｘ／５７０＋π／２））・・・第２式D _B = 5 * (1 + SIN (2 * π * X / 570 + π / 2)) Second formula

【００１０】となる。但し、Ｘ＝（２０ｍｍ、５０ｍ
ｍ、８０ｍｍ・・・・・・である）。[0010] However, X = (20mm, 50m
m, 80 mm ...

【００１１】なお第１式と第２式で、±π／２のオフセ
ットが加えられているが、これは信号処理において第１
のパターンＡによる信号と、第２のパターンＢによる信
号を分離し易くするためである。An offset of ± π / 2 is added in the first and second equations, which is the first in the signal processing.
This is because it is easy to separate the signal according to the pattern A and the signal according to the second pattern B.

【００１２】そして第１のパターンＡと第２のパターン
Ｂとは、周期が僅かに異なっているため、両者の最小公
倍数である距離で同様のパターンが現れる。本実施例で
は６００ｍｍと５７０ｍｍの最小公倍数である１１４０
０ｍｍで同様のパターンが現れる。従って第１のパター
ンＡによる信号と、第２のパターンＢによる信号との位
相差は、０〜１１４００ｍｍの範囲で０〜２πまで変化
することになる。Since the first pattern A and the second pattern B have slightly different periods, a similar pattern appears at a distance which is the least common multiple of the two. In this embodiment, 1140, which is the least common multiple of 600 mm and 570 mm.
A similar pattern appears at 0 mm. Therefore, the phase difference between the signal according to the first pattern A and the signal according to the second pattern B changes from 0 to 2π in the range of 0 to 11400 mm.

【００１３】即ち、水平位置における第１のパターンＡ
による信号の位相をφ_Aとし、水平位置における第２の
パターンＢによる信号の位相をφ_Bとすれば、電子レベ
ル用標尺２における水平位置Ｈは、That is, the first pattern A in the horizontal position
Assuming that the phase of the signal by Φ _A is the phase of the signal by the second pattern B at the horizontal position is Φ _B , the horizontal position H on the electronic level staff 2 is

【００１４】 Ｈ＝１１４００＊（（φ_B−φ_A−π）／（２π））ｍｍ ・・・・第３式H = 11400 * ((φ _B −φ _A −π) / (2π)) mm

【００１５】となる。[0015]

【００１６】次に、電子レベル１と電子レベル用標尺２
との距離を演算する方法を説明する。Next, the electronic level 1 and the electronic level staff 2
A method of calculating the distance between and will be described.

【００１７】上記電子レベル１で電子レベル用標尺２を
読み取り、フーリエ変換を施せば、図４のパワースペク
トルに示す様に、第１のパターンＡの周期成分と、第２
のパターンＢの周期成分と、第３のパターンＲと第１の
パターンＡと第２のパターンＢの１組（１ブロック）と
した周期成分（基準信号の３倍の周期となる）と、基準
信号（パターンの等間隔ピッチ（ｐ）に対応するもの）
の周期成分とが得られる。なおスペクトラム群は、電子
レベル１と電子レベル用標尺２との距離が小さくなる
と、低周波側に移動する。そしてスペクトル群で最も周
期の小さいものは、基準信号（パターンの等間隔ピッチ
（ｐ）に対応するもの）である。この等間隔ピッチはｐ
に定められているので、レンズの結像公式により、電子
レベル１と電子レベル用標尺２との距離を演算すること
ができる。When the electronic level staff 2 is read at the electronic level 1 and subjected to Fourier transform, as shown in the power spectrum of FIG.
Of the pattern B, the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B as one set (one block) of the cycle component (three times the cycle of the reference signal) Signal (corresponding to the equally spaced pitch (p) of the pattern)
And the periodic component of The spectrum group moves to the lower frequency side when the distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 decreases. The reference signal (corresponding to the equally-spaced pitch (p) of the pattern) has the smallest period in the spectrum group. This equal pitch is p
Therefore, the distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 can be calculated by the image formation formula of the lens.

【００１８】即ち図１０に示す様に、電子レベル用標尺
２の等間隔ピッチｐが、電子レベル１のレンズにより像
ｗとなるので、レンズから電子レベル用標尺２までの距
離をＬ、レンズから像までの距離をｄとすれば、That is, as shown in FIG. 10, since the evenly-spaced pitch p of the electronic level staff 2 becomes an image w by the lens of the electronic level 1, the distance from the lens to the electronic level staff 2 is L, and from the lens. If the distance to the image is d,

【００１９】Ｌ＝ｄ（ｐ／ｗ）となり、ｄ≒ｆであるか
ら（ｆはレンズの焦点距離）Since L = d (p / w) and d≈f (f is the focal length of the lens)

【００２０】Ｌ＝ｄ（ｐ／ｗ）≒ｆ（ｐ／ｗ）L = d (p / w) ≈f (p / w)

【００２１】となる。更に電子レベル１のレンズによる
像ｗは、リニアセンサ１５の１画素の長さをＣとし、リ
ニアセンサ１５で得られた等間隔ピッチｐに相当する周
波数（サイクル）の一波長をｋとすれば、ｗ＝Ｃｋとな
る。従って、電子レベル１と電子レベル用標尺２との距
離Ｌは、[0021] Further, if the image w by the lens of the electronic level 1 is C, the length of one pixel of the linear sensor 15 is C, and one wavelength of the frequency (cycle) corresponding to the equally-spaced pitch p obtained by the linear sensor 15 is k. , W = Ck. Therefore, the distance L between the electronic level 1 and the electronic level staff 2 is

【００２２】 Ｌ＝（（ｆ／Ｃ＊ｋ））＊（ｐ） ・・・・・第４式[0022]   L = ((f / C * k)) * (p) ... 4th formula

【００２３】従って、電子レベル１と電子レベル用標尺
２との概略距離を求めることができる。Therefore, the approximate distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 can be obtained.

【００２４】次に水準高の測定原理を説明する。Next, the principle of measuring the high level will be described.

【００２５】まず、遠距離測定の場合を説明する。First, the case of long-distance measurement will be described.

【００２６】図１３に示す様に、リニアセンサ１５で得
られた信号をフーリエ変換すれば、等間隔ピッチｐに相
当する信号を得ることができる。ここで、高速フーリエ
変換で求められた位相をθとし、水平位置に相当するリ
ニアセンサ１５のアドレス位置（第ｍビット目）の位相
をθ_mとすれば、As shown in FIG. 13, if the signal obtained by the linear sensor 15 is Fourier-transformed, a signal corresponding to the equal pitch p can be obtained. Here, if the phase obtained by the fast Fourier transform is θ and the phase of the address position (m-th bit) of the linear sensor 15 corresponding to the horizontal position is θ _m ,

【００２７】 Ｈ₁＝（θ_m／３６０゜）＊ｐ ・・・・・第５式H ₁ = (θ _m / 360 °) * p ··· Formula 5

【００２８】となる。即ち、等間隔ピッチｐ内を精密に
水平位置Ｈ₁を測定することができる（精測定）。[0028] That is, the horizontal position H ₁ can be accurately measured within the equally-spaced pitch p (fine measurement).

【００２９】また水平位置を求めるためには、電子レベ
ル用標尺２に形成された等間隔ピッチｐのパターン開始
位置からの概略位置を求める必要がある。そこでリニア
センサ１５の出力信号を、基準信号（等間隔ピッチｐに
相当する信号）の前後半ピッチ分で積分する。更にこの
積分値を３つ毎に間引けば（プロダクト検波）、図１４
に示す様に、第１のパターンＡに相当する信号１と、第
２のパターンＢに相当する信号２と、第３のパターンＲ
に相当する信号３とが得られる。しかしながら第３のパ
ターンＲは、幅が変調されていない上、第１のパターン
Ａと第２のパターンＢの最大変調幅が１０ｍｍに対し
て、第３のパターンＲは８ｍｍしかないので、第３のパ
ターンＲに相当する信号３は、積分値が略一定であり、
信号１や信号２に比較して約８０％の値となる。Further, in order to obtain the horizontal position, it is necessary to obtain an approximate position from the pattern start position of the equally-spaced pitch p formed on the electronic level staff 2. Therefore, the output signal of the linear sensor 15 is integrated by the front and rear half pitches of the reference signal (the signal corresponding to the equal pitch p). Further, if this integral value is thinned out every three (product detection), FIG.
, The signal 1 corresponding to the first pattern A, the signal 2 corresponding to the second pattern B, and the third pattern R
And signal 3 corresponding to However, since the width of the third pattern R is not modulated, and the maximum modulation width of the first pattern A and the second pattern B is 10 mm, the width of the third pattern R is only 8 mm. The signal 3 corresponding to the pattern R has a substantially constant integral value,
The value is about 80% of that of the signals 1 and 2.

【００３０】そして、第３のパターンＲと、第１のパタ
ーンＡと、第２のパターンＢとは、定められた順番に繰
り返して配置されているので、間引かれた信号が、第３
のパターンＲ、第１のパターンＡ、第２のパターンＢの
何れであるか、決定することができる。更にシェーディ
ング等の外乱光の影響を取り除くため、第３のパターン
Ｒに相当する信号を基準として、図１５に示す様に、
（Ａ−Ｒ）、（Ｂ−Ｒ）の信号を得る。Since the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B are repeatedly arranged in a predetermined order, the thinned signal is the third pattern.
It is possible to determine which one of the pattern R, the first pattern A, and the second pattern B. Further, in order to remove the influence of ambient light such as shading, as shown in FIG. 15, using the signal corresponding to the third pattern R as a reference,
Signals of (AR) and (BR) are obtained.

【００３１】次に（Ａ−Ｒ）、（Ｂ−Ｒ）の信号から、
水平位置に対応するリニアセンサ１５のアドレス位置
（第ｍビット目）を含む、基準信号が含まれるＲ、（Ａ
−Ｒ）、（Ｂ−Ｒ）の１組の信号を選択し、（Ａ−Ｒ）
と（Ｂ−Ｒ）の位相を求めれば、電子レベル用標尺２の
何れの位置の、第１のパターンＡ、第２のパターンＢ、
第３のパターンＲの組合せであるかを求めることができ
る。Next, from the signals of (A-R) and (B-R),
R, (A including the reference signal, including the address position (m-th bit) of the linear sensor 15 corresponding to the horizontal position)
-R), a pair of signals of (BR) is selected, and (AR)
And the phase of (BR), the first pattern A, the second pattern B at any position of the electronic level staff 2
It is possible to determine whether the combination is the third pattern R.

【００３２】ここで、（Ａ−Ｒ）信号をＡｍとし、（Ｂ
−Ｒ）信号をＢｍとし、（Ａ−Ｒ）信号の最大振幅の１
／２をＷａ、（Ｂ−Ｒ）信号の最大振幅の１／２をＷｂ
とすれば、（Ａ−Ｒ）と（Ｂ−Ｒ）の位相は、それぞ
れ、Here, the (A-R) signal is set to Am, and (B
-R) signal is Bm, and the maximum amplitude of (A-R) signal is 1
/ 2 is Wa and (BR) is 1/2 of the maximum amplitude of the signal is Wb
Then, the phases of (A−R) and (B−R) are, respectively,

【００３３】 φ_a＝ＳＩＮ^-1（Ａｍ／Ｗａ） ・・・・第６式Φ _a = SIN ⁻¹ (Am / Wa) ··· Formula 6

【００３４】 φ_b＝ＳＩＮ^-1（Ｂｍ／Ｗｂ）−２＊π（１０／５７０） ・・・・第７式Φ _b = SIN ⁻¹ (Bm / Wb) −2 * π (10/570) ... Formula 7

【００３５】となる。第７式の端数部分は、第２のパタ
ーンＢに相当する信号の位置が、第１のパターンＡに相
当する信号より１０ｍｍずれているからである。[0035] The reason for this is that the position of the signal corresponding to the second pattern B is displaced by 10 mm from the signal corresponding to the first pattern A in the fractional part of the seventh expression.

【００３６】そして第６式と第７式を、第３式に代入す
れば、第１のパターンＡに対応する信号の電子レベル用
標尺２における水平位置を求めることができる。また水
平位置を含む基準信号の所属が第３のパターンＲであれ
ば、この水平位置に１０ｍｍを減じ、水平位置を含む基
準信号の所属が第２のパターンＢであれば、この水平位
置に１０ｍｍを加えればよい。この結果、水平位置の概
略の水準高Ｈ₂を得ることができる。（粗測定）By substituting the sixth and seventh equations into the third equation, the horizontal position of the signal corresponding to the first pattern A on the electronic level rod 2 can be obtained. If the reference signal including the horizontal position belongs to the third pattern R, the horizontal position is reduced by 10 mm, and if the reference signal including the horizontal position belongs to the second pattern B, the horizontal position is 10 mm. Should be added. As a result, an approximate level height H ₂ at the horizontal position can be obtained. (Rough measurement)

【００３７】以上の様に水準高Ｈは、水平位置における
基準信号の位相を求め（精測定）、また、水平位置に相
当する基準信号が、電子レベル用標尺２のパターン開始
位置を基準に何れの位置にあるかを、第１のパターン
Ａ、第２のパターンＢの位相差より求め（粗測定）、こ
れら精測定Ｈ₁と粗測定Ｈ₂を桁合わせすることにより求
めることができる。As described above, for the level H, the phase of the reference signal at the horizontal position is obtained (precision measurement), and the reference signal corresponding to the horizontal position is based on the pattern start position of the electronic level rod 2. It can be determined by determining from the phase difference between the first pattern A and the second pattern B (coarse measurement) and aligning the precise measurement H ₁ and the coarse measurement H ₂ with each other.

【００３８】次に近距離測定の場合を説明する。Next, the case of short-distance measurement will be described.

【００３９】近距離測定の場合には、遠距離測定の様に
フーリエ変換を施した後、プロダクト検波を行って水準
高を求めるよりも、第１のパターンＡと第２のパターン
Ｂと第３のパターンＲの鮮明な画像が得られるため、直
接に信号幅を測定した方が高精度が期待できる。In the case of short-distance measurement, the first pattern A, the second pattern B, and the third pattern B are used rather than performing the Fourier transform as in the long-distance measurement and then performing the product detection to obtain the standard height. Since a clear image of the pattern R is obtained, higher accuracy can be expected by directly measuring the signal width.

【００４０】まず図１６に示す様に、リニアセンサ１５
の出力の立ち上がり、立ち下がりエッジを求めるため出
力信号を微分する。これらのエッジにより、黒部分のエ
ッジ間の間隔を求めることができる。更に、黒部分の中
心に相当するビットを求める。このビットの間隔が、第
１のパターンＡ、第２のパターンＢ、第３のパターンＲ
の等間隔ピッチｐである基準信号となる。First, as shown in FIG. 16, the linear sensor 15
Differentiate the output signal to obtain the rising and falling edges of the output of. From these edges, the interval between the edges of the black portion can be obtained. Further, the bit corresponding to the center of the black portion is obtained. This bit interval corresponds to the first pattern A, the second pattern B, and the third pattern R.
Is a reference signal having an evenly spaced pitch p.

【００４１】そして水平位置に相当するアドレス位置
（第ｍビット）の前後の基準信号の位置を求めると、基
準信号の幅は、電子レベル用標尺２上で１０ｍｍに相当
するため、前後の基準信号をそれぞれＮ_f（第Ｎ_f ビッ
ト）、Ｎ_b（第Ｎ_bビット）とすれば、Then, the position of the reference signal before and after the address position (m-th bit) corresponding to the horizontal position is obtained. Since the width of the reference signal corresponds to 10 mm on the electronic level staff 2, the reference signals before and after it are obtained. _Are respectively N _f (N _{f th} bit) and N _b (N _{b th} bit),

【００４２】 Ｈ₁＝ （（ｍ−Ｎ_f）／（Ｎ_b−Ｎ_f））＊１０ ・・・第８式H ₁ = ((m−N _f ) / (N _b −N _f )) * 10 ... Equation 8

【００４３】となる。（精測定）It becomes (Precision measurement)

【００４４】また、基準信号のスタート位置をＮ_e、最
終位置をＮ_s とし、個数をｎとすれば、各基準信号の間
隔の平均は、If the starting position of the reference signal is N _e , the final position is N _s , and the number is n, the average of the intervals of each reference signal is

【００４５】ｋ＝（Ｎ_e−Ｎ_s）／ｎK = (N _e −N _s ) / n

【００４６】となり、このｋを第４式に代入すれば、電
子レベル１と電子レベル用標尺２との概略距離を求める
ことができる。By substituting this k into the fourth equation, the approximate distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 can be obtained.

【００４７】そして黒部分の幅を最初より３個毎に間引
き、一定幅である第３のパターンＲを認識し、第３のパ
ターンＲ、第１のパターンＡ、第２のパターンＢの順に
配置されていることから、第３のパターンＲ、第１のパ
ターンＡ、第２のパターンＢの対応が決定される。Then, the width of the black portion is thinned out every three pieces from the beginning, the third pattern R having a constant width is recognized, and the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B are arranged in this order. Therefore, the correspondence between the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B is determined.

【００４８】更に水平位置に相当するリニアセンサ１５
のアドレス位置（第ｍビット目）を含む基準信号が、第
３のパターンＲ、第１のパターンＡ、第２のパターンＢ
の何れに属するかを定めると共に、この何番目ブロック
に該当するかを決定する。即ち、Ｒ（ｎ）、Ａ（ｎ）、
Ｂ（ｎ）であれば、ｎ番目のブロックということにな
る。Further, the linear sensor 15 corresponding to the horizontal position
Signal including the address position (m-th bit) of the third pattern R, the first pattern A, the second pattern B
Which of the blocks the user belongs to is determined, and the number of the block to which this corresponds is determined. That is, R (n), A (n),
If it is B (n), it means that it is the nth block.

【００４９】そして第１式から、From the first equation,

【００５０】Ｄ_A＝５＊（１＋ＳＩＮ（２＊π＊Ｘａ／
６００−π／２））D _A = 5 * (1 + SIN (2 * π * Xa /
600-π / 2))

【００５１】但し、Ｘａ＝３０＊ｎ＋１０However, Xa = 30 * n + 10

【００５２】となるので、Ｄ_Aの値からｎを求めること
ができる。Therefore, n can be obtained from the value of D _A.

【００５３】従って、Therefore,

【００５４】 ｎ＝（１０／π）＊（φ_a＋（π／２））−（１／３） ・・・・第９式N = (10 / π) * (φ _a + (π / 2)) − (1/3) ... Equation 9

【００５５】φ_a＝ＳＩＮ^-1（（Ｄ_A／５）−１）Φ _a = SIN ^-1 ((D _A / 5) -1)

【００５６】となる。φ_aは、０〜２πの間で２つ存在
するが、ｎは整数である条件より１個のみに選択され
る。このブロック番号をｎａとすれば、電子レベル用標
尺２上において、６００ｍｍ周期（即ち２０ブロック毎
に）存在するので、It becomes There are two φ _a in the range of 0 to 2π, and only one is selected according to the condition that n is an integer. If this block number is na, there are 600 mm periods (that is, every 20 blocks) on the electronic level staff 2,

【００５７】ｎ＝２０＊ｄ＋ｎａN = 20 * d + na

【００５８】となる。但し、ｄ＝０、１、２、３・・・
・である。It becomes However, d = 0, 1, 2, 3, ...
・ It is.

【００５９】そして、このｎを用いて第２のパターンＢ
の幅Ｄ_Bを求める。Then, by using this n, the second pattern B
The width D _B of

【００６０】Ｘ＝３０＊ｎ＋２０X = 30 * n + 20

【００６１】として第２式に代入した後、Ｄ_Bを比較
し、一致した時のｎが求めるブロック番号である。この
ｎ、ｍが所属する第３のパターンＲ、第１のパターン
Ａ、第２のパターンＢの種類により、概略水準高Ｈ
₂（粗測定）は、After substituting into the second equation as, D _B is compared, and n when they match is the block number to be obtained. Depending on the types of the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B to which the n and m belong, the approximate level height H
₂ (coarse measurement) is

【００６２】 第３のパターンＲの場合には、Ｈ₂＝３０＊ｎ 第１のパターンＡの場合には、Ｈ₂＝３０＊ｎ＋１０ 第２のパターンＢの場合には Ｈ₂＝３０＊ｎ＋２０In the case of the third pattern R, H ₂ = 30 * n In the case of the first pattern A, H ₂ = 30 * n + 10 In the case of the second pattern B, H ₂ = 30 * n + 20

【００６３】・・・・第１０式··· Equation 10

【００６４】となる。It becomes

【００６５】なお１組のパターンのみの判断でなく、前
後数カ所の判断を行えば、パターンの汚れ等による誤り
率を低減化させることができる。If not only one set of patterns is judged but also several positions before and after are judged, the error rate due to the contamination of the pattern can be reduced.

【００６６】従って、第３のパターンＲ、第１のパター
ンＡ、第２のパターンＢに相当する信号の黒部分の幅よ
り基準信号を求め、水平位置に相当するアドレス位置の
基準信号を定めることにより精測定を行い、第１のパタ
ーンＡ、第２のパターンＢに相当する信号の位相差によ
り粗測定を行い、これら精測定Ｈ₁と粗測定Ｈ₂を桁合わ
せすることにより、水準高を求めることができる。Therefore, the reference signal is determined from the width of the black portion of the signal corresponding to the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B, and the reference signal at the address position corresponding to the horizontal position is determined. The precise measurement is performed by using the phase difference between the signals corresponding to the first pattern A and the second pattern B, and the precision measurement H ₁ and the coarse measurement H ₂ are aligned with each other to obtain a high level. You can ask.

【００６７】以上において、変調された第１パターンＡ
及び第２パターンＢに加え変調されていない第３パター
ンＲを用いて変調されたパターン信号の区別を行う測定
方法について説明を行ったが、検出した２種類のパター
ンに相当する信号からそれぞれの波長を求めること等に
より、第１パターンＡの信号と第２パターンＢの信号と
の識別ができれば、第３パターンＲを用いることなく測
定が行える。In the above, the modulated first pattern A
The measurement method for distinguishing the pattern signal modulated by using the third pattern R that is not modulated in addition to the second pattern B and the second pattern B has been described. If the signal of the first pattern A and the signal of the second pattern B can be discriminated by determining, for example, then the measurement can be performed without using the third pattern R.

【００６８】[0068]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の電
子レベルは、高低差を自動的に求めることができるが、
電子レベルが傾くと正確な高低差を求めることができな
いという問題点があった。However, in the above-mentioned electronic level, the height difference can be automatically obtained,
There is a problem that an accurate height difference cannot be obtained when the electron level tilts.

【００６９】更に標尺には電子的読取用パターンのみが
形成されており、目視による測定を行うことができず、
電子的測定量と目視による測定量とを直ちに比較確認す
ることができないという問題点があった。Further, since only the electronic reading pattern is formed on the staff, visual measurement cannot be performed,
There is a problem that it is not possible to immediately compare and confirm the electronically measured amount and the visually measured amount.

【００７０】[0070]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、目視用目盛り及び電子的読取用パタ
ーンを有する標尺を視準し高低差及び該標尺までの水平
距離を自動的に求める電子レベルにおいて、該標尺の電
子的読取用パターンの信号を形成するための光電変換器
を有する測定光学系と該標尺の目視用目盛りを観察する
ための視準光学系とを含む望遠鏡光学系と、前記電子レ
ベルの傾斜角を測定するための傾斜角測定手段と、前記
高低差を補正算出するための信号処理部とからなってお
り、この信号処理部は、前記光電変換器の出力信号を演
算処理して前記標尺までの水平距離と高低差を算出する
ための測定部と、この測定部で測定された水平距離と前
記傾斜角測定手段で測定された傾斜角に基づき、前記高
低差を補正算出するための補正高低差算出部とから構成
されており、前記測定部で算出された前記標尺までの水
平距離及び高低差と、該補正高低差算出部による補正値
との差を補正量として演算するための補正量演算部と、
測定者が目視視準を行う際に、前記目視用目盛りの読取
値に対して、補正すべき補正値である前記補正量演算部
で演算された補正量を表示するための表示部とから構成
されている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and collimates a staff having a visual scale and an electronic reading pattern to automatically determine the height difference and the horizontal distance to the staff. Telescope including a measuring optical system having a photoelectric converter for forming a signal of an electronic reading pattern of the staff and a collimating optical system for observing a visual scale of the staff at an electronic level that is desired to be obtained. An optical system, an inclination angle measuring unit for measuring the inclination angle of the electronic level, and a signal processing unit for correcting and calculating the height difference are included. The signal processing unit is provided for the photoelectric converter. Based on the measuring unit for calculating the horizontal distance and the height difference to the staff by calculating the output signal and the horizontal distance measured by this measuring unit and the tilt angle measured by the tilt angle measuring means, Corrects and calculates the height difference And a difference between a horizontal distance to the staff and the height difference calculated by the measuring unit and a correction value by the corrected height difference calculating unit are calculated as a correction amount. A correction amount calculation unit for
A display unit for displaying the correction amount calculated by the correction amount calculation unit, which is the correction value to be corrected, with respect to the read value of the visual scale when the measurer performs visual collimation. Has been done.

【００７１】また本発明の表示部は、前記補正量演算部
で演算された補正量に加えて、前記補正高低差算出部で
算出される補正高低差を表示する構成にすることもでき
る。The display unit of the present invention may display the correction height difference calculated by the correction height difference calculation unit in addition to the correction amount calculated by the correction amount calculation unit.

【００７２】更に本発明の傾斜角測定手段が、所定値以
上の傾斜を測定した場合には、前記表示部に警告表示が
なされる様に構成することもできる。Further, when the inclination angle measuring means of the present invention measures an inclination of a predetermined value or more, it may be so arranged that a warning is displayed on the display section.

【００７３】そして本発明の標尺は、電子的読取用パタ
ーンを有する電子レベル用標尺において、この電子的読
取用パターンは、測長方向に等ピッチで配列され、かつ
測長方向のパターンの長さが所定の周期で変調されてお
り、その電子的読取用パターンの側部に電子的読取用パ
ターンの測長方向に配置され、電子的読取用パターンの
ピッチに対応したピッチで配列された目視用目盛りを形
成している。Further, the staff of the present invention is an electronic level staff having an electronic reading pattern, wherein the electronic reading patterns are arranged at equal pitches in the length measuring direction and the length of the pattern in the length measuring direction. Are modulated in a predetermined cycle, and are arranged on the sides of the electronic reading pattern in the length-measuring direction of the electronic reading pattern, and are arranged at a pitch corresponding to the pitch of the electronic reading pattern for visual observation. It forms the scale.

【００７４】[0074]

【発明の実施の形態】以上の様に構成された本発明は、
目視用目盛り及び電子的読取用パターンを有する標尺を
視準し高低差及び標尺までの水平距離を自動的に求める
電子レベルであり、光電変換器を有する測定光学系が標
尺の電子的読取用パターンの信号を形成し、視準光学系
が標尺の目視用目盛りを観察する様になっており、信号
処理部の測定部が、光電変換器の出力信号を演算処理し
て標尺までの水平距離と高低差を算出し、信号処理部の
補正高低差算出部が、測定部で測定された水平距離と傾
斜角測定手段で測定された傾斜角に基づき、高低差を補
正算出する様になっている。そして補正量演算部が、測
定部で算出された標尺までの水平距離及び高低差と、補
正高低差算出部による補正値との差を補正量として演算
し、表示部が、測定者が目視視準を行う際に、目視用目
盛りの読取値に対して、補正すべき補正値である補正量
演算部で演算された補正量を表示する様になっている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention configured as described above is
This is an electronic level for automatically obtaining the height difference and the horizontal distance to the staff by collimating the staff with a visual scale and an electronic reading pattern, and the measuring optical system having a photoelectric converter is the electronic reading pattern of the staff. The collimation optical system observes the visual scale of the staff, and the measuring unit of the signal processing unit calculates the output signal of the photoelectric converter and calculates the horizontal distance to the staff. The height difference is calculated, and the correction height difference calculating unit of the signal processing unit corrects and calculates the height difference based on the horizontal distance measured by the measuring unit and the tilt angle measured by the tilt angle measuring unit. . Then, the correction amount calculation unit calculates the difference between the horizontal distance to the staff and the height difference calculated by the measurement unit and the correction value by the correction height difference calculation unit as the correction amount, and the display unit visually observes it. When performing the adjustment, the correction amount calculated by the correction amount calculation unit, which is the correction value to be corrected, is displayed with respect to the read value on the visual scale.

【００７５】また本発明の表示部は、補正量演算部で演
算された補正量に加えて、補正高低差算出部で算出され
る補正高低差を表示することもできる。The display unit of the present invention can also display the corrected height difference calculated by the corrected height difference calculation unit, in addition to the correction amount calculated by the correction amount calculation unit.

【００７６】更に本発明の傾斜角測定手段が、所定値以
上の傾斜を測定した場合には、表示部に警告表示をする
こともできる。Further, when the inclination angle measuring means of the present invention measures an inclination of a predetermined value or more, a warning can be displayed on the display section.

【００７７】そして本発明の標尺は、電子的読取用パタ
ーンを有する電子レベル用標尺において、この電子的読
取用パターンは、測長方向に等ピッチで配列され、かつ
測長方向の長さが所定の周期で変調されており、その電
子的読取用パターンの側部に電子的読取用パターンの測
長方向に配置された目視用目盛りが、電子的読取用パタ
ーンのピッチに対応したピッチで配列されて形成してい
る。Further, the staff of the present invention is an electronic level staff having an electronic reading pattern, and the electronic reading patterns are arranged at equal pitches in the length measuring direction and have a predetermined length in the length measuring direction. The scales for visual observation, which are modulated in the cycle of, are arranged on the sides of the electronic reading pattern in the length-measuring direction of the electronic reading pattern, arranged at a pitch corresponding to the pitch of the electronic reading pattern. Are formed.

【００７８】[0078]

【実施例】【Example】

【００７９】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【００８０】図１〜図３に示す様に、本実施例の測量装
置は、電子レベル１と、電子レベル用標尺２とからなっ
ている。電子レベル１は、図３に示す様に整準装置１０
０上に載置されており、図１に示す様に、対物レンズ部
１１と、ビームスプリッタ１３と、接眼レンズ部１４
と、リニアセンサ１５と、演算処理手段１６と、傾斜セ
ンサー４００とから構成されている。As shown in FIGS. 1 to 3, the surveying instrument of this embodiment comprises an electronic level 1 and an electronic level staff 2. The electronic level 1 is the leveling device 10 as shown in FIG.
0, and as shown in FIG. 1, the objective lens unit 11, the beam splitter 13, the eyepiece unit 14
The linear sensor 15, the arithmetic processing means 16, and the inclination sensor 400.

【００８１】対物レンズ部１１は、電子レベル用標尺２
の電子的読取用パターンの像を形成するためのものであ
る。本実施例の対物レンズ部１１は、対物レンズとイン
ターナルレンズとから構成されており、インターナルレ
ンズを移動させることにより、電子レベル用標尺２のパ
ターンの像に対するピント合わせを行うことができる。
ビームスプリッタ１３は、光を接眼レンズ部１４方向
と、リニアセンサ１５方向に分割させるためのものであ
る。接眼レンズ部１４は、測量者が、電子レベル用標尺
２を目視するためのものである。なお対物レンズ部１１
と接眼レンズ部１４とが、電子レベル用標尺２の目視用
目盛りを観察するための視準光学系に該当し、また、対
物レンズ部１１とリニアセンサ１５とが、測定光学系に
該当している。The objective lens section 11 is an electronic level staff 2
Is for forming an image of the electronic reading pattern. The objective lens unit 11 of the present embodiment includes an objective lens and an internal lens. By moving the internal lens, it is possible to focus on the image of the pattern of the electronic level staff 2.
The beam splitter 13 is for splitting light into the direction of the eyepiece lens unit 14 and the direction of the linear sensor 15. The eyepiece portion 14 is used by a surveyor to visually check the electronic level staff 2. The objective lens unit 11
The eyepiece lens unit 14 corresponds to a collimation optical system for observing the visual scale of the electronic level staff 2, and the objective lens unit 11 and the linear sensor 15 correspond to a measurement optical system. There is.

【００８２】リニアセンサ１５は、対物レンズ部１１に
よって形成された電子レベル用標尺２のパターン像を電
気信号に変換するためのものである。本実施例では、Ｃ
ＣＤリニアセンサが使用されている。このリニアセンサ
１５は、ホトダイオードを少なくとも１次元的に配置し
たリニアイメージセンサであれば、何れのセンサを採用
することができる。The linear sensor 15 is for converting the pattern image of the electronic level rod 2 formed by the objective lens section 11 into an electric signal. In this embodiment, C
A CD linear sensor is used. As the linear sensor 15, any sensor can be adopted as long as it is a linear image sensor in which photodiodes are arranged in at least one dimension.

【００８３】演算処理手段１６は信号処理部に該当する
もので、アンプ１６１と、サンプルホールド１６２と、
Ａ／Ｄ変換器１６３と、ＲＡＭ１６４と、クロックドラ
イバ１６５と、マイクロコンピュータ１６６とから構成
されている。この演算処理手段１６には、表示器１６７
が接続されている。なお本実施例の演算処理手段１６
は、測定部と補正高低差算出部と補正量算出部にも該当
している。The arithmetic processing means 16 corresponds to a signal processing section, and includes an amplifier 161, a sample hold 162,
It is composed of an A / D converter 163, a RAM 164, a clock driver 165, and a microcomputer 166. The arithmetic processing means 16 has a display 167.
Are connected. The arithmetic processing means 16 of the present embodiment
Corresponds to the measurement unit, the corrected height difference calculation unit, and the correction amount calculation unit.

【００８４】傾斜センサー４００は、傾斜角測定手段に
該当するもので、電子レベル１の傾斜角を測定するため
のものである。本実施例の傾斜センサー４００を図６及
び図８に基づいて説明すると、傾斜センサー４００は、
ガラス等の絶縁材料から構成された容器４０１と、この
容器４０１に充填された低粘性の液体４０２と、この液
体４０２に封入された気泡４０３とから構成された気泡
管を備えている。容器４０１の上方内面は、長手方向に
曲率を有する湾曲面が形成されており、容器４０１は、
脚部材４０４ａ、４０４ｂにより支持されてシールドケ
ース４０５内に載置される。The tilt sensor 400 corresponds to tilt angle measuring means and is for measuring the tilt angle of the electronic level 1. The tilt sensor 400 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 8.
The container 401 made of an insulating material such as glass, a low-viscosity liquid 402 filled in the container 401, and a bubble tube 403 sealed in the liquid 402 are provided. A curved surface having a curvature in the longitudinal direction is formed on the upper inner surface of the container 401.
It is supported by the leg members 404a and 404b and placed in the shield case 405.

【００８５】図６及び図８に示す様に、容器４０１の外
面には長手方向全長の約２／３に対応する中央部分の下
側約１７０゜の範囲に第１の電極４０６を設け、この第
１の電極４０６と対向する上側約１７０゜の範囲に相互
に分離した第２の電極４０７と第３の電極４０８とが形
成されている。また第１の電極４０６と第２の電極４０
７と第３の電極４０８とを取り囲むためのガード電極４
０９が形成されており、各電極間の漏れ抵抗をなくし、
浮遊容量を極めて微小にさせることができる。そして、
第１の電極４０６とガード電極４０９とを等電位とし、
第１の電極４０６と第２の電極４０７との間、又は第１
の電極４０６と第３の電極４０８との間に電流を流し、
それらの充電量の変化を検出して傾斜角を求めることが
できる。As shown in FIGS. 6 and 8, the outer surface of the container 401 is provided with a first electrode 406 in the range of about 170 ° below the central portion corresponding to about ⅔ of the total length in the longitudinal direction. A second electrode 407 and a third electrode 408, which are separated from each other, are formed in an upper area of about 170 ° opposite to the first electrode 406. In addition, the first electrode 406 and the second electrode 40
7 and the third electrode 408 for surrounding the guard electrode 4
09 is formed, eliminating leakage resistance between each electrode,
The stray capacitance can be made extremely small. And
The first electrode 406 and the guard electrode 409 have the same potential,
Between the first electrode 406 and the second electrode 407, or the first electrode
An electric current is applied between the electrode 406 and the third electrode 408 of
The inclination angle can be obtained by detecting the change in the charge amount.

【００８６】次に電子レベル用標尺２は、図２に示す様
に、第１のパターンＡと第２のパターンＢと第３のパタ
ーンＲから構成される電子的読取用パターン２１が等間
隔（ｐ）で繰り返し配置されている。更に本実施例の電
子レベル用標尺２には、図９に示す様に、電子的読取用
パターン２１の側部に目視用目盛り２２が形成されてい
るNext, in the electronic level staff 2, as shown in FIG. 2, the electronic reading patterns 21 composed of the first pattern A, the second pattern B and the third pattern R are equidistant ( It is repeatedly arranged in p). Further, in the electronic level staff 2 of this embodiment, as shown in FIG. 9, a visual scale 22 is formed on the side of the electronic reading pattern 21.

【００８７】ここで本実施例の電子レベル１に搭載され
た演算処理手段１６を詳細に説明する。アンプ１６１
は、リニアセンサ１５からの電気信号を増幅するもので
あり、サンプルホールド１６２は、増幅された電気信号
をクロックドライバ１６５からのタイミング信号でサン
プルホールドするものである。Ａ／Ｄ変換器１６３は、
サンプルホールドされた電気信号をＡ／Ｄ変換するため
のものである。そしてＲＡＭ１６４は、Ａ／Ｄ変換され
たデジタル信号を記憶するためのものである。またマイ
クロコンピュータ１６６は、各種演算処理を行うもので
ある。Here, the arithmetic processing means 16 mounted on the electronic level 1 of this embodiment will be described in detail. Amplifier 161
Is to amplify the electric signal from the linear sensor 15, and the sample and hold 162 is to sample and hold the amplified electric signal with the timing signal from the clock driver 165. The A / D converter 163 is
This is for A / D converting the sampled and held electric signal. The RAM 164 is for storing the A / D converted digital signal. Further, the microcomputer 166 performs various arithmetic processes.

【００８８】そして、対物レンズ部１１とビームスプリ
ッタ１３と接眼レンズ部１４とは、望遠鏡光学系に該当
するものであり、リニアセンサ１５は光電変換器に該当
するものである。The objective lens unit 11, the beam splitter 13, and the eyepiece lens unit 14 correspond to a telescope optical system, and the linear sensor 15 corresponds to a photoelectric converter.

【００８９】ここでマイクロコンピュータ１６６が果た
す機能を図５に基づいて説明すると、演算処理手段１６
は、基準信号形成部１６６１と、パターン信号形成部１
６６２と、ブロック検出部１６６３と、算出部１６６４
と、補正高低差算出部１６６９と、補正量演算部１６７
０とからなっている。基準信号形成部１６６１は、リニ
アセンサ１５から得られた電気信号から、遠距離測定の
場合には、高速フーリエ変換により等間隔ピッチｐに相
当する基準信号を形成し、近距離測定の場合には、リニ
アセンサ１５の出力信号を微分し、立ち上がり、立ち下
がりエッジから基準信号を形成する。The function of the microcomputer 166 will be described below with reference to FIG.
Are the reference signal forming unit 1661 and the pattern signal forming unit 1
662, a block detection unit 1663, and a calculation unit 1664.
A correction height difference calculation unit 1669 and a correction amount calculation unit 167
It consists of 0. The reference signal forming unit 1661 forms, from the electric signal obtained from the linear sensor 15, a reference signal corresponding to the equidistant pitch p by fast Fourier transform in the case of long distance measurement, and in the case of short distance measurement. , The output signal of the linear sensor 15 is differentiated, and the reference signal is formed from the rising and falling edges.

【００９０】パターン信号形成部１６６２は、遠距離測
定の場合には、基準信号の前後半ピッチ分で積分し、こ
の積分値を３つ毎に間引く（プロダクト検波）ことによ
り、第１のパターン信号と第２のパターン信号を形成
し、近距離測定の場合には、間引き動作により、第１の
パターン信号と第２のパターン信号を形成する。In the case of long-distance measurement, the pattern signal forming unit 1662 integrates the reference signal in the former and latter half pitches and thins out the integrated value every three (product detection) to obtain the first pattern signal. And the second pattern signal are formed, and in the case of short-distance measurement, the first pattern signal and the second pattern signal are formed by the thinning operation.

【００９１】ブロック検出部１６６３は、近距離測定の
場合に、第１のパターンＡの幅Ｄ_A及び第２のパターン
Ｂの幅Ｄ_Bを比較することにより、水平位置に相当する
ブロックが何番目のブロックであるかを決定する。[0091] block detection unit 1663, in the case of short distance measurement by comparing the width D _B of the width D _A and the second pattern B of the first pattern A, what number block corresponding to the horizontal position Determine if it is a block.

【００９２】算出部１６６４は、遠距離測定の場合に
は、視準線付近の第１のパターン信号と第２のパターン
信号の位相から高低差を算出し、近距離測定の場合に
は、特定されたブロックに基づき高低差を算出する様に
なっている。The calculation unit 1664 calculates the height difference from the phases of the first pattern signal and the second pattern signal near the collimation line in the case of long-distance measurement, and in the case of short-distance measurement, the height difference is specified. The height difference is calculated based on the selected blocks.

【００９３】なお電子的読取用パターン２１が等間隔ピ
ッチであるから、レンズの結像公式により、電子レベル
１と電子レベル用標尺２との距離（水平距離）を演算す
ることができ、更に算出部１６６４で高低差を算出する
ことができるので、これらの機能が測定部に該当するこ
とになる。Since the electronic reading patterns 21 are arranged at equal intervals, the distance (horizontal distance) between the electronic level 1 and the electronic level staff 2 can be calculated by the image forming formula of the lens, and further calculated. Since the height difference can be calculated by the unit 1664, these functions correspond to the measurement unit.

【００９４】即ち図１０に示す様に、電子レベル用標尺
２の等間隔ピッチｐが、電子レベル１のレンズにより像
ｗとなるので、レンズから電子レベル用標尺２までの距
離をＬ、レンズから像までの距離をｄとすれば、That is, as shown in FIG. 10, the equidistant pitch p of the electronic level staff 2 becomes an image w by the lens of the electronic level 1, so the distance from the lens to the electronic level staff 2 is L and from the lens. If the distance to the image is d,

【００９５】Ｌ＝ｄ（ｐ／ｗ）となり、ｄ≒ｆであるか
ら（ｆはレンズの焦点距離）Since L = d (p / w) and d≈f (f is the focal length of the lens)

【００９６】Ｌ＝ｄ（ｐ／ｗ）≒ｆ（ｐ／ｗ）L = d (p / w) ≈f (p / w)

【００９７】となる。更に電子レベル１のレンズによる
像ｗは、リニアセンサ１５の１画素の長さをＣとし、リ
ニアセンサ１５で得られた等間隔ピッチｐに相当する周
波数（サイクル）の一波長をｋとすれば、ｗ＝Ｃｋとな
る。従って、電子レベル１と電子レベル用標尺２との距
離Ｌは、It becomes Further, if the image w by the lens of the electronic level 1 is C, the length of one pixel of the linear sensor 15 is C, and one wavelength of the frequency (cycle) corresponding to the equally-spaced pitch p obtained by the linear sensor 15 is k. , W = Ck. Therefore, the distance L between the electronic level 1 and the electronic level staff 2 is

【００９８】 Ｌ＝（（ｆ／（Ｃ＊ｋ）））＊（ｐ） ・・・・・第４式[0098]   L = ((f / (C * k))) * (p) ... 4th formula

【００９９】となり、電子レベル１と電子レベル用標尺
２との水平距離を求めることができる。Thus, the horizontal distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 can be obtained.

【０１００】そして補正高低差算出部１６６９は、測定
部で測定された水平距離と傾斜センサー４００で測定さ
れた傾斜角に基づき、高低差を補正算出するためのもの
である。The corrected height difference calculating unit 1669 is for correcting and calculating the height difference based on the horizontal distance measured by the measuring unit and the tilt angle measured by the tilt sensor 400.

【０１０１】次に傾斜による高低差の補正について詳細
に説明する。Next, the correction of the height difference due to the inclination will be described in detail.

【０１０２】ここで、傾斜センサー４００で測定される
望遠鏡光学系の倒れ量をθとし、電子レベル１と電子レ
ベル用標尺２との距離をＬ、電子レベル１の測定部で計
測された高さをｈとすれば、補正された高さｈ’は、Here, the tilt amount of the telescope optical system measured by the tilt sensor 400 is θ, the distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 is L, and the height measured by the electronic level 1 measuring section is L. And the corrected height h ′ is

【０１０３】 ｈ’＝ｈ＋Ｌ＊ｓｉｎθ ・・・・・第１１式[0103]   h ′ = h + L * sin θ Equation 11

【０１０４】となる。It becomes:

【０１０５】即ち補正高低差算出部１６６９は、上記第
１１式を演算することとなる。That is, the corrected height difference calculation unit 1669 is to calculate the above 11th equation.

【０１０６】ここで図１１に基づいて、傾斜による高低
差の補正演算を具体的に説明する。電子レベル１と電子
レベル用標尺２との距離Ｌが２０ｍ、望遠鏡光学系の倒
れ量θが５分、電子レベル１の測定部で計測された高さ
ｈが１.５ｍとすれば、第１１式より、Here, the correction calculation of the height difference due to the inclination will be specifically described with reference to FIG. If the distance L between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 is 20 m, the tilt amount θ of the telescope optical system is 5 minutes, and the height h measured by the measuring unit of the electronic level 1 is 1.5 m, From the formula,

【０１０７】 ｈ’＝１.５＋２０＊ｓｉｎ（５分） （ｍ） ＝１.５２９０８ｍ[0107] h '= 1.5 + 20 * sin (5 minutes) (m) = 1.52908m

【０１０８】となる。この時、電子レベル１の距離測定
誤差は、It becomes: At this time, the distance measurement error of electronic level 1 is

【０１０９】１.５＊ｓｉｎ（５分） （ｍ） ＝２.１８ｍｍ1.5 * sin (5 minutes) (m) = 2.18 mm

【０１１０】となり、Then,

【０１１１】 ｈ”＝１.５＋（２０＋２.１８＊１０^-3）＊ｓｉｎ（５分） （ｍ） ＝１.５２９０９ｍH ″ = 1.5 + (20 + 2.18 * 10 ⁻³ ) * sin (5 minutes) (m) = 1.52909 m

【０１１２】が得られる。Is obtained.

【０１１３】従って距離誤差は無視できる程度であり、
第１１式を演算すれば十分な補正を実現することができ
る。Therefore, the distance error is negligible,
Sufficient correction can be realized by calculating the equation (11).

【０１１４】そして補正量演算部１６７０は、測定部で
算出された電子レベル用標尺２までの水平距離及び高低
差と、補正高低差算出部１６６９による補正値との差で
ある補正量を演算するものである。補正量演算部１６７
０で演算された補正量は、補正高低差算出部１６６９で
演算された補正された高さｈ’と共に、表示器１６７に
表示する。測定者は視準光学系から読まれた目視用目盛
り２２の値と比較し、確認することができる。The correction amount calculation unit 1670 calculates the correction amount which is the difference between the horizontal distance to the electronic level rod 2 and the height difference calculated by the measurement unit and the correction value by the correction height difference calculation unit 1669. It is a thing. Correction amount calculation unit 167
The correction amount calculated by 0 is displayed on the display unit 167 together with the corrected height h ′ calculated by the correction height difference calculation unit 1669. The measurer can compare the value with the value on the visual scale 22 read from the collimation optical system and confirm it.

【０１１５】なお表示器１６７は図１２に示す様に、補
正高低差算出部１６６９で算出された高低差や補正量演
算部１６７０で演算された補正量を表示するもので、液
晶表示等の表示手段を採用してもよく、更に、外部記憶
手段等に出力させる構成としてもよい。なお表示器１６
７は、補正量表示部にも該当している。As shown in FIG. 12, the display unit 167 displays the height difference calculated by the correction height difference calculation unit 1669 and the correction amount calculated by the correction amount calculation unit 1670. Means may be adopted, and further, it may be configured to output to an external storage means or the like. The display 16
7 also corresponds to the correction amount display section.

【０１１６】また本実施例では、傾斜センサー４００の
出力信号を監視することにより、電子レベル１の異常検
出（倒れ検出）を行うことができる。即ち傾斜センサー
４００が、電子レベル１の±５分以上の傾きを検出した
場合には、演算処理手段１６が表示器１６７に異常の表
示を行うこともできる。Further, in the present embodiment, by monitoring the output signal of the tilt sensor 400, it is possible to detect the abnormality (fall detection) of the electronic level 1. That is, when the tilt sensor 400 detects a tilt of the electronic level 1 of ± 5 minutes or more, the arithmetic processing means 16 can display an abnormality on the display 167.

【０１１７】[0117]

【効果】以上の様に構成された本発明は、目視用目盛り
及び電子的読取用パターンを有する標尺を視準し高低差
及び該標尺までの水平距離を自動的に求める電子レベル
において、該標尺の電子的読取用パターンの信号を形成
するための光電変換器を有する測定光学系と該標尺の目
視用目盛りを観察するための視準光学系とを含む望遠鏡
光学系と、前記電子レベルの傾斜角を測定するための傾
斜角測定手段と、前記高低差を補正算出するための信号
処理部とからなっており、この信号処理部は、前記光電
変換器の出力信号を演算処理して前記標尺までの水平距
離と高低差を算出するための測定部と、この測定部で測
定された水平距離と前記傾斜角測定手段で測定された傾
斜角に基づき、前記高低差を補正算出するための補正高
低差算出部とから構成されており、前記測定部で算出さ
れた前記標尺までの水平距離及び高低差と、該補正高低
差算出部による補正値との差を補正量として演算するた
めの補正量演算部と、測定者が目視視準を行う際に、前
記目視用目盛りの読取値に対して、補正すべき補正値で
ある前記補正量演算部で演算された補正量を表示するた
めの表示部とから構成されているので、電子レベルが傾
いても正確な高低差を求めることができるという効果が
ある。[Effect] According to the present invention configured as described above, at the electronic level at which the level difference and the horizontal distance to the staff are automatically obtained by collimating the staff having the visual scale and the electronic reading pattern, And a telescope optical system including a measuring optical system having a photoelectric converter for forming a signal of an electronic reading pattern, and a collimating optical system for observing a visual scale of the staff, and an inclination of the electronic level. It comprises an inclination angle measuring means for measuring an angle and a signal processing section for correcting and calculating the height difference, and the signal processing section carries out arithmetic processing on the output signal of the photoelectric converter to perform the level gauge. To a horizontal distance and a height difference, and a correction for calculating the height difference based on the horizontal distance measured by the measuring section and the tilt angle measured by the tilt angle measuring means. From the height difference calculation unit A correction amount calculation unit for calculating a difference between a horizontal distance and a height difference to the staff calculated by the measurement unit and a correction value by the correction height difference calculation unit as a correction amount; When a person performs visual collimation, the display unit for displaying the correction amount calculated by the correction amount calculation unit, which is the correction value to be corrected, with respect to the read value of the visual scale. Therefore, there is an effect that an accurate height difference can be obtained even if the electron level is inclined.

【０１１８】更に本発明は、標尺の電子的読取用パター
ンの信号を形成するための光電変換器を有する測定光学
系と標尺の目視用目盛りを観察するための視準光学系と
を備えており、光電変換器の出力信号を演算処理して前
記標尺までの水平距離と高低差を算出するための測定部
と、この測定部で測定された水平距離と前記傾斜角測定
手段で測定された傾斜角に基づき、前記高低差を補正算
出するための補正高低差算出部とを有し、測定部で算出
された値と、補正高低差算出部による補正値との差であ
る補正量を演算するための補正量演算部が、補正量を補
正量表示部に表示する様に構成されているので、測定者
が目視視準を行う際に、電子的測定量と目視による測定
量とを直ちに比較確認することができるという卓越した
効果がある。Further, the present invention comprises a measuring optical system having a photoelectric converter for forming a signal of the electronic reading pattern of the staff and a collimating optical system for observing the visual scale of the staff. A measuring unit for calculating a horizontal distance to the staff and a height difference by arithmetically processing an output signal of the photoelectric converter, a horizontal distance measured by the measuring unit, and an inclination measured by the inclination angle measuring unit. A correction height difference calculation unit for correcting and calculating the height difference based on the angle, and calculates a correction amount that is a difference between the value calculated by the measurement unit and the correction value by the correction height difference calculation unit. Since the correction amount calculation unit for this is configured to display the correction amount on the correction amount display unit, the electronic measurement amount and the visual measurement amount are immediately compared when the operator performs visual collimation. It has the outstanding effect of being able to confirm.

【０１１９】[0119]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の実施例の電子レベル１の構成を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electronic level 1 according to an embodiment of the present invention.

【図２】本実施例の電子レベル用標尺２を説明する図で
ある。FIG. 2 is a diagram illustrating an electronic level staff 2 according to the present embodiment.

【図３】本実施例の電子レベル１の外観を示す斜視図で
ある。FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of an electronic level 1 according to the present embodiment.

【図４】出力信号のパワースペクトラムを示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a power spectrum of an output signal.

【図５】本実施例の演算処理手段１６の構成を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an arithmetic processing means 16 of the present embodiment.

【図６】本実施例の傾斜センサー４００を説明する図で
ある。FIG. 6 is a diagram illustrating an inclination sensor 400 of this embodiment.

【図７】本実施例の傾斜センサー４００を説明する図で
ある。FIG. 7 is a diagram illustrating an inclination sensor 400 of this embodiment.

【図８】本実施例の傾斜センサー４００を説明する図で
ある。FIG. 8 is a diagram illustrating an inclination sensor 400 of this embodiment.

【図９】本実施例の電子レベル用標尺２を説明する図で
ある。FIG. 9 is a diagram illustrating an electronic level staff 2 according to the present embodiment.

【図１０】本実施例の水平距離の測定原理を説明する図
である。FIG. 10 is a diagram illustrating a principle of measuring a horizontal distance according to the present embodiment.

【図１１】本実施例の傾斜による高低差の補正演算を説
明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a correction calculation of a height difference due to inclination according to the present embodiment.

【図１２】本実施例の表示器１６７を説明する図であ
る。FIG. 12 is a diagram illustrating a display device 167 of this embodiment.

【図１３】本実施例の遠距離測定の原理を説明する図で
ある。FIG. 13 is a diagram illustrating the principle of long-distance measurement according to the present embodiment.

【図１４】本実施例の遠距離測定の原理を説明する図で
ある。FIG. 14 is a diagram illustrating the principle of long-distance measurement according to the present embodiment.

【図１５】本実施例の遠距離測定の原理を説明する図で
ある。FIG. 15 is a diagram illustrating the principle of long-distance measurement according to the present embodiment.

【図１６】本実施例の近距離測定の原理を説明する図で
ある。FIG. 16 is a diagram illustrating the principle of short-distance measurement according to the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 電子レベル １１ 対物レンズ部 １３ ビームスプリッタ １４ 接眼レンズ部 １５ リニアセンサ １６ 演算処理手段 １６６１ 基準信号形成部 １６６２ パターン信号形成部 １６６３ ブロック検出部 １６６４ 算出部 １６６９ 補正高低差算出部 １６７０ 補正量演算部 ２ 電子レベル用標尺 ２１ 電子的読取用パターン ２２ 目視用目盛り ４００ 傾斜センサー 1 electronic level 11 Objective lens section 13 Beam splitter 14 Eyepiece part 15 Linear sensor 16 arithmetic processing means 1661 Reference signal forming unit 1662 pattern signal forming unit 1663 block detector 1664 calculator 1669 Corrected height difference calculation unit 1670 Correction amount calculation unit 2 Electronic level staff 21 Electronic reading pattern 22 Visual scale 400 tilt sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大友 文夫 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社 トプコン内 (56)参考文献 特開 昭63−180815（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−33603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−3610（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 5/00 G01C 15/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Fumio Otomo 75-1 Hasunuma-cho, Itabashi-ku, Tokyo Topcon Co., Ltd. (56) Reference JP-A-63-180815 (JP, A) JP-A-63-33603 (JP, A) JP 62-3610 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) G01C 5/00 G01C 15/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】目視用目盛り及び電子的読取用パターンを
有する標尺を視準し高低差及び該標尺までの水平距離を
自動的に求める電子レベルにおいて、該標尺の電子的読
取用パターンの信号を形成するための光電変換器を有す
る測定光学系と該標尺の目視用目盛りを観察するための
視準光学系とを含む望遠鏡光学系と、前記電子レベルの
傾斜角を測定するための傾斜角測定手段と、前記高低差
を補正算出するための信号処理部とからなっており、こ
の信号処理部は、前記光電変換器の出力信号を演算処理
して前記標尺までの水平距離と高低差を算出するための
測定部と、この測定部で測定された水平距離と前記傾斜
角測定手段で測定された傾斜角に基づき、前記高低差を
補正算出するための補正高低差算出部とから構成されて
おり、前記測定部で算出された前記標尺までの水平距離
及び高低差と、該補正高低差算出部による補正値との差
を補正量として演算するための補正量演算部と、測定者
が目視視準を行う際に、前記目視用目盛りの読取値に対
して、補正すべき補正値である前記補正量演算部で演算
された補正量を表示するための表示部とからなることを
特徴とする傾斜補正機能付き電子レベル。1. A signal of the electronic reading pattern of the staff at an electronic level in which a height difference and a horizontal distance to the staff are automatically obtained by collimating a staff having a visual scale and an electronic reading pattern. A telescope optical system including a measuring optical system having a photoelectric converter for forming and a collimating optical system for observing a visual scale of the staff, and an inclination angle measurement for measuring the inclination angle of the electronic level. And a signal processing unit for correcting and calculating the height difference, and the signal processing unit arithmetically processes the output signal of the photoelectric converter to calculate the horizontal distance to the staff and the height difference. And a correction height difference calculating unit for correcting and calculating the height difference based on the horizontal distance measured by the measuring unit and the tilt angle measured by the tilt angle measuring unit. Cage, the measuring unit The calculated horizontal distance to the staff and the height difference, and a correction amount calculation unit for calculating the difference between the correction value by the correction height difference calculation unit as a correction amount, and when the measurer performs visual collimation. An electronic component with a tilt correction function, which comprises a display unit for displaying a correction amount calculated by the correction amount calculation unit, which is a correction value to be corrected with respect to the read value of the visual scale. level. 【請求項２】前記表示部は、前記補正量演算部で演算さ
れた補正量に加えて、前記補正高低差算出部で算出され
る補正高低差を表示する様に構成されている請求項１記
載の傾斜補正機能付き電子レベル。2. The display unit is configured to display a correction height difference calculated by the correction height difference calculation unit, in addition to the correction amount calculated by the correction amount calculation unit. Electronic level with tilt correction function described. 【請求項３】前記傾斜角測定手段が、所定値以上の傾斜
を測定した場合には、前記表示部に警告表示がなされる
様に構成されている請求項１記載の傾斜補正機能付き電
子レベル。3. The electronic level with a tilt correction function according to claim 1, wherein when the tilt angle measuring means measures a tilt of a predetermined value or more, a warning is displayed on the display section. . 【請求項４】請求項１から請求項３の何れか１項に記載
した傾斜補正機能付き電子レベルに使用する電子的読取
用パターンを有する電子レベル用標尺において、この電
子的読取用パターンは、測長方向に等ピッチで配列さ
れ、かつ測長方向のパターンの長さが所定の周期で変調
されており、その電子的読取用パターンの側部に電子的
読取用パターンの測長方向に配置され、電子的読取用パ
ターンのピッチに対応したピッチで配列された目視用目
盛りを形成したことを特徴とする標尺。4. The method according to any one of claims 1 to 3.
Electronic reading for use with electronic level with advanced tilt correction function
In an electronic level staff having a pattern for electronic reading , the electronic reading patterns are arranged at equal pitches in the length measuring direction, and the length of the pattern in the length measuring direction is modulated at a predetermined cycle.
And electronically on the side of the electronic reading pattern.
It is placed in the measuring direction of the reading pattern and
A staff having a scale for visual observation arranged at a pitch corresponding to the pitch of turns .