JP3783812B2 - 測量機の合焦制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は測量機に設けられる視準望遠鏡の合焦制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3、図4に於いて従来の測量機の合焦制御装置について説明する。
【0003】
最近の電子化された測量機に於いても目標物を視準する為の視準望遠鏡が具備されている。視準望遠鏡は、測定者が目標物を視準する場合に必要な合焦装置を具備している。
【0004】
水準儀1は三脚2上に取付けられ、目標地点には標尺3が立設される。水準測量は前記水準儀1が水平に整準され、該水準儀1の視準望遠鏡5により前記標尺3の目盛を読み、標尺3の目盛パターン4に基づき高低差を測量する。
【0005】
前記標尺3を視準して高低差を測量する場合、標尺3に対する合焦操作が必要であり、視準望遠鏡5の合焦精度も測量精度に影響する。
【0006】
図4により、従来の合焦装置7について説明する。
【0007】
鏡筒10の手元側には接眼レンズ11が設けられ、鏡筒10の手先側には対物レンズ12が設けられている。前記鏡筒10の内部には摺動筒13が摺動自在に設けられている。該摺動筒13には合焦レンズ(図示せず)が設けられると共に前記摺動筒13には外面に母線方向に延びるラック14が刻設されている。
【0008】
前記鏡筒10の軸心に対して直角方向にピニオン軸15が回転自在に貫通し、該ピニオン軸15の先端部にはギア歯が刻設され、前記ラック14に噛合するピニオンギア16となっている。前記ピニオン軸15の露出する端部には合焦ノブ17が嵌着されている。
【0009】
合焦操作は測量者が前記接眼レンズ11から標尺3を視準した状態で、前記合焦ノブ17を回す。前記ピニオン軸15が回転し、前記ラック14を介して前記摺動筒13が光軸に沿って移動し、最適な合焦状態が得られる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の水準機では標尺3の目盛パターン4を読取る。細かい数値の読取りは、測定者の熟練度に依存しているが、測定値の平均値を取ることにより測定者のバラツキが生じなくなっており、数値処理により初心者と熟練者との間で測定値精度がかなり異なるという不具合はそれほど多くない。ところが前記した様に合焦装置は依然として手動操作であるので、初心者と熟練者とでは操作の要領、素早さ等に差があり、合焦操作が不慣れな場合は、水準儀自体を振動させたり、或は動かす等して水準儀の整準状態を狂わしたりする等の不具合があった。更に整準状態の狂いは直接測定精度に影響するという問題があった。
【0011】
本発明は斯かる実情に鑑み、測点の合焦を迅速且つ高精度に行え、個人差が生じない様な測量機の合焦制御装置を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、合焦レンズを保持する摺動筒をモータ駆動により光軸方向に移動可能とし、前記モータをモータ駆動制御回路を介して駆動する測量機の合焦制御装置に於いて、前記モータ駆動制御回路への入力手段として、同心に構成され、それぞれ独立して回転可能な第1の制御スイッチと、第2の制御スイッチとを具備し、前記第1の制御スイッチは回転角度に比例した速度で前記合焦レンズを光軸方向に移動させ、前記第2の制御スイッチは回転角に応じた光軸方向の位置に前記合焦レンズを移動させる様構成した測量機の合焦制御装置に係り、又前記第2の制御スイッチは回転自在に設けられた回転位置制御スイッチであり、前記第1の制御スイッチは前記第2の制御スイッチの周囲に設けられ、所要角度回転可能な回転速度制御スイッチであり、前記第1の制御スイッチ、前記第2の制御スイッチの発する信号に基づき前記合焦レンズの合焦を制御する測量機の合焦制御装置に係り、又前記回転速度制御スイッチが正逆所要角度回転可能なポテンショメータであり、前記回転位置制御スイッチが正逆回転自在なロータリエンコーダである測量機の合焦制御装置に係り、更に又前記回転速度制御スイッチが正逆回転可能なロータリエンコーダであり、前記回転位置制御スイッチが正逆所要角度回転自在なポテンショメータである測量機の合焦制御装置に係るものである。
【0013】
粗制御用の回転速度制御スイッチを回転させることで、回転速度制御スイッチの回転角度に比例した速度で合焦レンズを移動させ、又微制御用の回転位置制御スイッチを回転させることで回転位置制御スイッチの回転角度に対応した位置に合焦レンズを移動させる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【0015】
平面形状が箱形の筐体20の中央部を貫通する如く鏡筒21が形成され、該鏡筒21の先端部には対物レンズ22が設けられ、前記鏡筒21の基端部には接眼レンズ23が設けられると共に該接眼レンズ23の対物レンズ22側にはレチクル24が配設される。該レチクル24の更に対物レンズ22側には補正光学系25が設けられている。
【0016】
前記鏡筒21内部、前記対物レンズ22と前記補正光学系25との間に摺動筒26を摺動自在に嵌合し、該摺動筒26には合焦レンズ27を設け、該合焦レンズ27が前記摺動筒26の摺動により前記対物レンズ22、接眼レンズ23、補正光学系25の光軸上を移動する様にする。前記摺動筒26の一部には光軸と平行にラック35が形成されている。
【0017】
前記鏡筒21の一側面に前記光軸と直交する筒状のギアホルダ部28が突設され、該ギアホルダ部28には軸受部29が嵌設されている。ギア軸33を前記軸受部29を介してギアホルダ部28に回転自在に設ける。
【0018】
前記ギア軸33は一端がピニオンギア30、他端がギア支持部31、中央が回転支承部32となっており、該回転支承部32が前記軸受部29に回転自在に嵌合する。前記ピニオンギア30は鏡筒21内部に突出し、前記ラック35に噛合する。前記ギア支持部31は鏡筒21と筐体20が成す空間に突出し、前記ギア支持部31には従動ギア37が嵌着されている。
【0019】
該従動ギア37に対向するギア支持板38が筐体20に固着され、該ギア支持板38には小歯車と大歯車が一体となった減速ギア39が回転自在に支持されている。又、該減速ギア39と対向して合焦モータ40が設けられ、該合焦モータ40の出力軸には駆動ギア41が設けられ、該駆動ギア41は前記減速ギア39の大歯車に噛合し、又該減速ギア39の小歯車は前記従動ギア37に噛合する。
【0020】
而して、前記合焦モータ40の回転は、前記駆動ギア41、前記減速ギア39、従動ギア37を経て減速されて前記ギア軸33、ピニオンギア30に伝達され、該ピニオンギア30の回転により前記ラック35を介して前記摺動筒26が光軸に沿って移動する。前記従動ギア37、減速ギア39、駆動ギア41、合焦モータ40等から成る駆動系の特定のギアの回転数に基づき前記合焦レンズ27の位置情報を所定ビットのパルス信号として出力するエンコーダ(図示せず)が設けられ、該エンコーダからの信号は後述するモータ駆動制御回路42に入力される。
【0021】
前記合焦モータ40の駆動は前記モータ駆動制御回路42により制御される。前記摺動筒26の行程端にはリミットスイッチ43,44が設けられ、前記摺動筒26がリミットスイッチ43,44のいずれかに当接することで、リミットスイッチ43,44からの信号が前記モータ駆動制御回路42に入力され、前記合焦モータ40が停止される様になっている。尚、リミットスイッチに替えて、駆動部分にトルクリミッタを設けて駆動力を物理的にカットしてもよい。
【0022】
前記モータ駆動制御回路42に入力する合焦操作信号は、合焦ノブ45と該合焦ノブ45の回転に応じた電気信号を発する制御スイッチ48から成る合焦位置制御スイッチ49により与えられる。
【0023】
前記合焦ノブ45はそれぞれ独立して回転可能な粗動ノブ46、微動ノブ47から成り、又前記制御スイッチ48は後述する粗制御スイッチ50、微制御スイッチ51から成り、前記粗動ノブ46、粗制御スイッチ50によって粗調整用の回転制御スイッチが構成され、前記微動ノブ47、微制御スイッチ51によって微調整用の回転位置制御スイッチが構成される。
【0024】
前記微動ノブ47は盤状であり、前記粗動ノブ46は該微動ノブ47の周囲に設けられた円筒状である。前記粗動ノブ46は所定位置から正逆方向に所要角度回転可能であり、微動ノブ47は正逆方向に自在に回転可能となっている。前記粗制御スイッチ50、微制御スイッチ51は前記粗動ノブ46、微動ノブ47の回転状態に比例した電気信号を発する様になっており、粗動ノブ46、微動ノブ47、粗制御スイッチ50、微制御スイッチ51は同心に設けられている。
【0025】
図2はモータ駆動制御回路42の制御ブロック図を示している。前記制御スイッチ48はポテンショメータである粗制御スイッチ50、ロータリエンコーダである微制御スイッチ51から成る。前記粗制御スイッチ50は+Vボルト、−Vボルトの電源に接続され、前記粗制御スイッチ50は比較器52、V/F変換器53を介して正逆判定回路54に接続され、該正逆判定回路54はゲート回路55及びゲート回路56を介してパルスモータドライバ58に接続され、該パルスモータドライバ58は前記合焦モータ40を駆動する。
【0026】
前記V/F変換器53は入力された電圧の絶対値に比例した周波数のパルスを出力し、前記比較器52は入力電圧が正か負かを判定し、V/F変換器53の出力を正転パルスにするか、逆転パルスにするかの指示信号を前記正逆判定回路54に出力する。
【0027】
前記微制御スイッチ51は90°位相の異なった2相を出力するロータリエンコーダであり、前記微制御スイッチ51は正逆判定回路57に接続され、該正逆判定回路57は正転パルス、逆転パルスを出力する。該正逆判定回路57はゲート回路56及びゲート回路55を介して前記パルスモータドライバ58に接続され、該パルスモータドライバ58は前記合焦モータ40を駆動する。
【0028】
以下、作動を説明する。
【0029】
測定者は前記合焦ノブ45の内、粗動ノブ46を所要角度回転し、粗調整を行う。粗動ノブ46の回転で前記粗制御スイッチ50が所定角度回転される。該粗制御スイッチ50が一定角度回転されると、その回転角度に比例した電圧が出力され、該出力電圧は前記V/F変換器53及び比較器52に出力される。前記V/F変換器53は出力電圧を絶対値に対応した周波数のパルスに変換し、前記比較器52は出力電圧の正負を前記正逆判定回路54に入力する。前記正逆判定回路54は比較器52、V/F変換器53からの入力に応じて正転パルス、又は逆転パルスを前記ゲート回路55、ゲート回路56を介して前記パルスモータドライバ58に入力し、前記合焦モータ40を正転、逆転の所要の方向に、所要の早さで回転する。正転パルス又は逆転パルスが駆動モータ40に供給され、粗制御スイッチ50の回転角度に比例した速度で駆動モータ40が回転し続ける。略合焦した位置で前記粗動ノブ46を離して粗調節を終える。
【0030】
次に、微調整は前記微動ノブ47を回転して行う。
【0031】
微動ノブ47の回転により微制御スイッチ51が回転される。該微制御スイッチ51が一定角度回転されると、回転量に対応した数のパルス信号が出力される。前記正逆判定回路57は出力されたパルス信号の正負判定を行い、前記ゲート回路55、ゲート回路56を介して前記パルスモータドライバ58にパルス信号を入力し、入力パルス数に応じた角度前記合焦モータ40を回転する。該合焦モータ40の回転量は図示しないロータリエンコーダにより検出され、前記摺動筒26の位置決めがなされる。而して、測定者は微妙な位置合せを前記微動ノブ47の回転により容易に行い得る。
【0032】
前記リミットスイッチ43は前記駆動モータ40の回転により前記摺動筒26が前記対物レンズ22の方向に移動した場合、摺動筒26がリミットスイッチ43を押すことにより駆動モータ40の回転を止める。前記リミットスイッチ44は駆動モータ40の回転により摺動筒26が前記補正光学系25の方向に移動した場合、摺動筒26がリミットスイッチ44を押すことにより駆動モータ40の回転を止める。
【0033】
又、前述した様に粗制御スイッチ50を回転させることによって、その回転角度に比例した速度で合焦レンズ27を移動させることができる。即ち、粗制御スイッチ50を回転させることによって比較的高速に望遠鏡の焦点を粗調節することができる。
【0034】
又、微制御スイッチ51を回転させることによって、その回転角度に対応した角度位置に前記合焦レンズ27を移動させることができる。即ち、微動制御スイッチ51を回転させることによって、望遠鏡の焦点を微調節することができる。
【0035】
上記実施の形態では粗制御スイッチ50がポテンショメータであって、微制御スイッチ51がロータリエンコーダであったが、粗制御スイッチ50がロータリエンコーダであって、微制御スイッチ51がポテンショメータであってもよい。又、パルスモータに替えてサーボモータ、サーボモータドライバで構成してもよい。
【0036】
又、本発明と目標物を自動的に合焦するオートフォーカス機構と組合せることにより、初心者でもより精度の高い測量が可能となる。
【0037】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、回転速度制御スイッチを回転させることで比較的短時間で望遠鏡の焦点を測点近傍に合わせることができ、又回転位置制御スイッチを回転させることによって、望遠鏡の焦点を微調節することができる。従って、測量機による測点の合焦を迅速且つ高精度に行え、合焦操作に熟練度が影響しなくなるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す平断面図である。
【図2】同前実施の形態に於ける合焦制御ブロック図である。
【図3】水準儀と標尺との関連を示す斜視説明図である。
【図4】従来の合焦制御装置を具備した水準儀の概略説明図である。
【符号の説明】
1 水準儀
22 対物レンズ
26 摺動筒
27 合焦レンズ
35 ラック
39 減速ギア
40 合焦モータ
42 モータ駆動制御回路
45 合焦ノブ
46 粗動ノブ
47 微動ノブ
48 制御スイッチ
49 合焦位置制御スイッチ
50 粗制御スイッチ
51 微制御スイッチ
Claims (4)
- 合焦レンズを保持する摺動筒をモータ駆動により光軸方向に移動可能とし、前記モータをモータ駆動制御回路を介して駆動する測量機の合焦制御装置に於いて、前記モータ駆動制御回路への入力手段として、同心に構成され、それぞれ独立して回転可能な第1の制御スイッチと、第2の制御スイッチとを具備し、前記第1の制御スイッチは回転角度に比例した速度で前記合焦レンズを光軸方向に移動させ、前記第2の制御スイッチは回転角に応じた光軸方向の位置に前記合焦レンズを移動させる様構成したことを特徴とする測量機の合焦制御装置。
- 前記第2の制御スイッチは回転自在に設けられた回転位置制御スイッチであり、前記第1の制御スイッチは前記第2の制御スイッチの周囲に設けられ、所要角度回転可能な回転速度制御スイッチであり、前記第1の制御スイッチ、前記第2の制御スイッチの発する信号に基づき前記合焦レンズの合焦を制御する請求項1の測量機の合焦制御装置。
- 前記回転速度制御スイッチが正逆所要角度回転可能なポテンショメータであり、前記回転位置制御スイッチが正逆回転自在なロータリエンコーダである請求項2の測量機の合焦制御装置。
- 前記回転速度制御スイッチが正逆回転可能なロータリエンコーダであり、前記回転位置制御スイッチが正逆所要角度回転自在なポテンショメータである請求項2の測量機の合焦制御装置。
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