JP5127323B2

JP5127323B2 - Surveying instrument

Info

Publication number: JP5127323B2
Application number: JP2007174245A
Authority: JP
Inventors: 俊児松尾; 抱夢高山; 孝徳谷内; 正敏桜井
Original assignee: タイワンインスツルメントカンパニーリミテッド
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2027-07-02
Also published as: JP2008032699A

Description

本発明は、特にデジタルカメラを備える測量機に関する。 The present invention particularly relates to a surveying instrument including a digital camera.

測量機、例えばトータルステーションは、望遠鏡内に設けられた光波測距儀を用いて測量対象物に対し測量目標点を視準して測量対象物に対する測量を行う。測量は、光波測距儀の測距原点から測量目標点までの距離を測定することを目的として、トータルステーションから測量対象物にレーザ光を照射し反射光を観測することによって行われる。 A surveying instrument, such as a total station, performs surveying on a surveying object by collimating a surveying target point with respect to the surveying object using a light wave range finder provided in the telescope. Surveying is performed by irradiating a laser beam to a surveying object from a total station and observing reflected light for the purpose of measuring the distance from the ranging origin of the lightwave rangefinder to the surveying target point.

トータルステーションにはデジタルカメラを備えるものがある。デジタルカメラは望遠鏡よりも画角の広いレンズを備え、測量目標点を中心とした周辺画像を撮像してトータルステーションが備える画面に表示する。ユーザは画面に表示された画像を参照してトータルステーションを測量対象物の概略方向へ向け、詳細な視準は望遠鏡を用いて行う。視準は望遠鏡の望遠光学系の光軸上に置かれた測量目標点を測量対象物に一致させることにより行われる。測量後、デジタルカメラは測量対象物とその周辺を撮像して得られた画像をトータルステーションが備える記録媒体に記録画像として記録する。 Some total stations are equipped with digital cameras. The digital camera has a lens with a wider angle of view than the telescope, captures a peripheral image centered on the survey target point, and displays it on the screen of the total station. The user refers to the image displayed on the screen and directs the total station in the general direction of the surveying object, and performs detailed collimation using a telescope. The collimation is performed by matching a survey target point placed on the optical axis of the telescope optical system of the telescope with the survey target. After surveying, the digital camera records an image obtained by imaging the surveying object and its periphery as a recorded image on a recording medium provided in the total station.

測量をノンプリズムモードで行うときには、反射プリズム等の機器を使用せず、トータルステーションが測量対象物に直接照射したレーザ光の反射光を受光する。ノンプリズムモードは、測量対象物に反射プリズム等を設置する必要がないため、反射プリズムを設置することが出来ない地物や構造物の角を測量するときに用いられる。これらの測量対象物を測定したときには、測量対象物の形状から、測量後に画面又は記録画像を目視確認しても測量目標点を特定することが困難なことがあるため、画面上に測量済みの測量目標点を表示する構成が知られている（特許文献１）。
特開２００４−３４０７３６号公報 When surveying is performed in the non-prism mode, the total station receives the reflected light of the laser beam directly applied to the survey target without using a device such as a reflecting prism. The non-prism mode is used when surveying the corners of features and structures where it is not possible to install a reflecting prism because it is not necessary to install a reflecting prism or the like on the surveying object. When measuring these surveying objects, it may be difficult to specify the survey target point from the shape of the surveying object even if the screen or recorded image is visually confirmed after the surveying. A configuration for displaying survey target points is known (Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-340736

ところで、上記特許文献１のような撮像光学系と望遠光学系とが１つの光学系を共有する構成のトータルステーションでは、望遠光学系に入射した光束を、撮像素子へ導かれる光束と望遠光学系の接眼レンズへ導かれる光束とに分岐させる必要がある。望遠光学系に入射した光束を分岐することにより、撮像素子へ導かれる光束と接眼レンズへ導かれる光束の光量が両方とも減少するという問題が生じる。さらに、撮像光学系が望遠光学系と同じ画角しか得ることができないため、撮像範囲を広く確保して測量対象物の周辺を含んだ画像を撮像することができないという問題が生じる。これらの欠点を解消すべく、望遠鏡の望遠光学系とデジタルカメラの撮像光学系とを独立して設けることが考えられる。 By the way, in the total station having a configuration in which the imaging optical system and the telephoto optical system share one optical system as in Patent Document 1 described above, the light beam incident on the telephoto optical system is converted into the light beam guided to the image sensor and the telephoto optical system. It is necessary to branch into a light beam guided to the eyepiece. By branching the light beam incident on the telephoto optical system, there arises a problem that both the light amount of the light beam guided to the imaging element and the light amount of the light beam guided to the eyepiece lens are reduced. Furthermore, since the imaging optical system can obtain only the same angle of view as the telephoto optical system, there arises a problem that it is impossible to capture an image including the periphery of the surveying object with a wide imaging range. In order to eliminate these drawbacks, it is conceivable to provide the telescope optical system of the telescope and the imaging optical system of the digital camera independently.

しかし、デジタルカメラ及び望遠鏡を構成する部材は気温の変化や太陽による放射熱により伸縮することがある。測量は日中屋外で行われることが通例であるため、一日の測量作業を開始する前に撮像光学系と望遠光学系との光軸を平行に調整しても、日中の気温変化等により光軸に方向誤差、すなわち撮像光学系の光軸と望遠光学系の光軸とが交わって成す角度を生じる。光軸に方向誤差が生じると、デジタルカメラで撮像した画像上における測量目標点を正確に把握することが出来ない。 However, the members constituting the digital camera and the telescope may expand and contract due to changes in temperature or radiant heat from the sun. Since surveying is usually performed outdoors during the day, even if the optical axes of the imaging optical system and the telephoto optical system are adjusted in parallel before starting the daily surveying work, the temperature change during the day, etc. This causes a direction error in the optical axis, that is, an angle formed by the optical axis of the imaging optical system and the optical axis of the telephoto optical system intersecting. If a direction error occurs in the optical axis, the survey target point on the image captured by the digital camera cannot be accurately grasped.

本発明は、明るい視野を有する望遠鏡と、望遠鏡よりも広い画角と明るい視野とを有するデジタルカメラとを備え、望遠鏡及びデジタルカメラの光軸間に生じる方向誤差を解消した正確な位置にポイントマークを合成した画像を生成及び記録するトータルステーションを提供することを目的とする。 The present invention comprises a telescope having a bright field of view and a digital camera having a wider field angle and a bright field of view than the telescope, and a point mark at an accurate position that eliminates a directional error between the optical axis of the telescope and the digital camera. An object of the present invention is to provide a total station for generating and recording an image obtained by combining the images.

本発明による測量機は、測量対象物に対して測量目標点を視準するための望遠光学系を有する望遠鏡と、望遠光学系とは独立して設けられる撮像光学系を有するデジタルカメラと、望遠光学系の光軸と撮像光学系の光軸との方向誤差を演算する方向誤差検出手段と、デジタルカメラにより得られた撮像画像上において測量目標点を示すポイントマークが、方向誤差を解消した位置に表示されるように、撮像画像上におけるポイントマークの表示位置を決定するポイントマーク位置演算手段と、撮像画像の表示位置にポイントマークを合成する合成手段とを備えることを特徴とする。 A surveying instrument according to the present invention includes a telescope having a telephoto optical system for collimating a survey target point with respect to a survey target, a digital camera having an imaging optical system provided independently of the telephoto optical system, and a telephoto Position error detection means for calculating the direction error between the optical axis of the optical system and the optical axis of the imaging optical system, and the point mark indicating the survey target point on the captured image obtained by the digital camera is the position where the direction error has been eliminated And a point mark position calculating means for determining the display position of the point mark on the captured image, and a combining means for combining the point mark with the display position of the captured image.

表示手段は表示装置を備え、測量機は、表示装置の表示領域上における測量目標点の位置とポイントマークの位置とが一致するように、測量目標点の位置とポイントマークの位置を相対的に移動させる操作部をさらに備え、方向誤差検出手段は、操作部による移動量を方向誤差として検出することが好ましい。 The display means includes a display device, and the surveying instrument relatively positions the position of the survey target point and the position of the point mark so that the position of the survey target point on the display area of the display device matches the position of the point mark. It is preferable to further include an operation unit to be moved, and the direction error detection means detects the amount of movement by the operation unit as a direction error.

あるいは、表示手段は表示装置を備え、測量機は、表示装置の表示領域上における測量目標点の位置とポイントマークの位置とが一致するように、測量目標点の位置とポイントマークの位置を相対的に移動させる操作部をさらに備え、方向誤差検出手段は、操作部による移動量を用いて算出される望遠光学系の光軸と撮像光学系の光軸とが成す角度を方向誤差として検出しても良い。 Alternatively, the display means includes a display device, and the surveying instrument relatively compares the position of the survey target point with the position of the point mark so that the position of the survey target point on the display area of the display device matches the position of the point mark. The direction error detecting means detects an angle formed by the optical axis of the telephoto optical system and the optical axis of the imaging optical system, which is calculated using the amount of movement by the operation unit, as a direction error. May be.

操作部はポイントマーク又は撮像画像を移動させて、測量目標点の位置とポイントマークの位置とを一致させるものが望ましい。 It is desirable that the operation unit moves the point mark or the captured image so that the position of the survey target point matches the position of the point mark.

方向誤差検出手段は、方向誤差を記録、又は方向誤差が生じる度に方向誤差を積算した方向誤差データを記録するものであることが好ましい。 The direction error detecting means preferably records the direction error or records the direction error data obtained by integrating the direction error every time the direction error occurs.

さらに、測量機は記憶手段を備え、記憶手段は合成手段により合成された合成画像を記憶することが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the surveying instrument includes a storage unit, and the storage unit stores the synthesized image synthesized by the synthesizing unit.

ポイントマーク位置演算手段は測量前に、方向誤差検出手段が記録している方向誤差を用いてポイントマークの表示位置を決定し、表示手段は測量前に、この表示位置にポイントマークを表示してもよい。 The point mark position calculation means determines the display position of the point mark using the direction error recorded by the direction error detection means before the survey, and the display means displays the point mark at this display position before the survey. Also good.

また、ポイントマーク位置演算手段は測量機の電源が投入された直後に、方向誤差検出手段が記録している方向誤差を用いてポイントマークの表示位置を決定し、表示手段は測量機の電源が投入された直後に、この表示位置にポイントマークを表示してもよい。 The point mark position calculation means determines the display position of the point mark using the direction error recorded by the direction error detection means immediately after the survey instrument is turned on. A point mark may be displayed at this display position immediately after being inserted.

ポイントマーク位置演算手段は測量前に、測量目標点とポイントマークの表示領域上における位置を相対的に移動させ、ポイントマーク位置演算手段は測量前に、操作部による移動量に応じてポイントマークの表示位置を決定し、表示手段は測量前に、表示位置にポイントマークを表示してもよい。 The point mark position calculation means relatively moves the position of the survey target point and the point mark on the display area before the survey, and the point mark position calculation means determines the point mark according to the amount of movement by the operation unit before the survey. The display position may be determined, and the display means may display a point mark at the display position before surveying.

操作部は測量機の電源が投入された直後に、測量目標点とポイントマークの表示領域上における位置を相対的に移動させ、ポイントマーク位置演算手段は測量機の電源が投入された直後に、操作部による移動量に応じてポイントマークの表示位置を決定し、表示手段は測量機の電源が投入された直後に、表示位置にポイントマークを表示してもよい。 The operation unit moves the position of the survey target point and the point mark on the display area relative to each other immediately after the surveying instrument is turned on, and the point mark position calculation means immediately after the surveying instrument is turned on, The display position of the point mark may be determined according to the amount of movement by the operation unit, and the display means may display the point mark at the display position immediately after the surveying instrument is turned on.

本発明は、明るい視野を有する望遠鏡と、望遠鏡よりも広い画角と明るい視野とを有するデジタルカメラとを備え、望遠鏡及びデジタルカメラの光軸間に生じる方向誤差を解消した正確な位置にポイントマークを合成した画像を生成及び記録するトータルステーションを提供する。 The present invention comprises a telescope having a bright field of view and a digital camera having a wider field angle and a bright field of view than the telescope, and a point mark at an accurate position that eliminates a directional error between the optical axis of the telescope and the digital camera. A total station for generating and recording an image obtained by combining images is provided.

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図１、図２、及び図３を用いて、本発明の実施形態によるトータルステーションの構成を説明する。 The configuration of the total station according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3.

トータルステーション１００は、測距儀１１０とデジタルカメラ１２０とから構成される。測距儀１１０には望遠光学系３９を有する望遠鏡１１１が設けられる。ユーザは望遠光学系３９を用いて測量対象物３３に対して測量目標点３４を視準する。測量対象物３３は測量が行われる地物やコーナキューブ等をいい、測量目標点３４は視準を行うために望遠鏡の光軸上に設けられる一点をいう。デジタルカメラ１２０は撮像光学装置１２１により画像を撮像する。 The total station 100 includes a rangefinder 110 and a digital camera 120. The distance measuring instrument 110 is provided with a telescope 111 having a telephoto optical system 39. The user collimates the survey target point 34 against the survey target 33 using the telephoto optical system 39. The surveying object 33 is a feature, a corner cube or the like on which surveying is performed, and the survey target point 34 is a point provided on the optical axis of the telescope for collimation. The digital camera 120 captures an image with the imaging optical device 121.

視準した測量対象物３３に対し、ユーザが入力装置１１５を操作してレーザ光を照射すると、レーザ光は測量対象物３３で反射して望遠鏡１１１に入射する。望遠鏡１１１に入射したレーザ光は光波測距儀１１２へ導かれ、光波測距儀１１２はレーザ光の位相等を測定する。測定された位相は一時的に測量記憶装置１１６へ記憶された後に測量制御装置１１３に転送される。測量制御装置１１３は、照射したレーザ光の位相と入射したレーザ光の位相との差を用いて、トータルステーション１００から測量目標点３４までの距離を算出する。 When the user operates the input device 115 and irradiates the collimated survey target 33 with the laser beam, the laser beam is reflected by the survey target 33 and enters the telescope 111. The laser light incident on the telescope 111 is guided to the light wave range finder 112, which measures the phase of the laser light and the like. The measured phase is temporarily stored in the survey storage device 116 and then transferred to the survey control device 113. The survey control device 113 calculates the distance from the total station 100 to the survey target point 34 using the difference between the phase of the irradiated laser beam and the phase of the incident laser beam.

測量表示装置１１４は、トータルステーション１００を操作するために必要な情報や測量結果等を表示する。トータルステーション１００の操作は入力装置１１５、例えばキーボードによって行われる。測量結果は測量データとしてデジタルカメラ１２０が備える記録媒体１２５に記録される。 The survey display device 114 displays information necessary for operating the total station 100, survey results, and the like. The operation of the total station 100 is performed by an input device 115, for example, a keyboard. The survey result is recorded as survey data in a recording medium 125 provided in the digital camera 120.

デジタルカメラ１２０において、撮像光学装置１２１は撮像光学系３８を成すレンズやレンズから得られた光を電気信号に変換するＣＣＤ撮像素子等（図示しない）から構成される。撮像光学系３８の光軸３６は、撮像光学装置１２１に設けられるＣＣＤ撮像素子の有効画素領域の中心を通っており、撮像された画像の中心位置は撮像光学系３８の光軸３６の位置と一致する。 In the digital camera 120, the imaging optical device 121 includes a lens forming the imaging optical system 38 and a CCD imaging device (not shown) that converts light obtained from the lens into an electrical signal. The optical axis 36 of the imaging optical system 38 passes through the center of the effective pixel area of the CCD imaging device provided in the imaging optical device 121, and the center position of the captured image is the position of the optical axis 36 of the imaging optical system 38. Match.

本実施形態では、望遠光学系３９から独立して撮像光学系３８が設けられるため、望遠光学系３９は撮像のために光束を分岐させる必要がなく、双方の光学系において光量が不足することはない。また、撮像光学系３８は望遠光学系３９よりも広い画角を確保することができる。 In the present embodiment, since the imaging optical system 38 is provided independently of the telephoto optical system 39, the telephoto optical system 39 does not need to split the light beam for imaging, and the amount of light in both optical systems is insufficient. Absent. In addition, the imaging optical system 38 can ensure a wider field angle than the telephoto optical system 39.

撮像された画像はカメラ記憶装置１２４に一時的に記憶されてデジタルカメラ１２０が備えるカメラ制御装置１２２によって画像処理される。画像処理された画像は画像データとしてデジタルカメラ１２０が備えるカメラ表示装置１２３に表示され、記録媒体１２５に記録画像として記録される。記録媒体１２５はデジタルカメラ１２０に着脱自在に設けられる。デジタルカメラ１２０による撮影、すなわち撮像から記録までの一連の動作は測距儀１１０に設けられた入力装置１１５をユーザが操作することによって行われる。 The captured image is temporarily stored in the camera storage device 124 and subjected to image processing by the camera control device 122 included in the digital camera 120. The processed image is displayed as image data on a camera display device 123 provided in the digital camera 120 and recorded as a recorded image on the recording medium 125. The recording medium 125 is detachably provided on the digital camera 120. Shooting by the digital camera 120, that is, a series of operations from imaging to recording is performed by the user operating the input device 115 provided in the distance measuring instrument 110.

次に図３及び図４を用いて記録画像にポイントマークを合成するポイントマーク合成処理について説明する。 Next, a point mark synthesis process for synthesizing a point mark with a recorded image will be described with reference to FIGS.

トータルステーション１００の電源が投入されると、ステップＳ２１１において、ユーザは望遠光学系３９を使用して測量対象物３３に対して測量目標点３４を視準する。視準は、望遠光学系３９の光軸上に置かれた測量目標点３４を測量対象物３３に合わせることにより行われる。ステップＳ２１２においてユーザが入力装置１１５に含まれる測定キーを操作すると、ステップＳ２１３において測量制御装置１１３がトータルステーション１００と測量対象物３３との間の距離Ｌの測定つまり測距を行う。ステップＳ２１４では測量制御装置１１３からデジタルカメラ１２０が備えるカメラ制御装置１２２に撮影指示がなされる。 When the power of the total station 100 is turned on, the user collimates the survey target point 34 against the survey target 33 using the telephoto optical system 39 in step S211. The collimation is performed by aligning the survey target point 34 placed on the optical axis of the telephoto optical system 39 with the survey target 33. When the user operates the measurement key included in the input device 115 in step S212, the surveying control device 113 measures the distance L between the total station 100 and the surveying object 33, that is, measures the distance, in step S213. In step S214, the surveying control device 113 issues a shooting instruction to the camera control device 122 included in the digital camera 120.

撮影指示を受けたカメラ制御装置１２２はステップＳ２１５において撮像を行う。撮像された画像データはステップＳ２１６でカメラ表示装置１２３に表示され、ステップＳ２１７で記録画像として記録媒体１２５に記録される。 Receiving the shooting instruction, the camera control device 122 performs imaging in step S215. The captured image data is displayed on the camera display device 123 in step S216, and is recorded on the recording medium 125 as a recorded image in step S217.

ステップＳ２１８においては、測量記憶装置１１６から方向誤差データが読み出される。方向誤差データは、撮像光学系の光軸と望遠光学系との光軸とが交わって成す角度を水平方向及び鉛直方向の各成分により表したベクトル量であり、後述する方向誤差データ演算処理によりこの回の測量が実行される前に演算され、測量記憶装置１１６に記憶されている。 In step S218, the direction error data is read from the survey storage device 116. The direction error data is a vector quantity representing the angle formed by the horizontal and vertical components of the angle formed by the optical axis of the imaging optical system and the optical axis of the telephoto optical system. This calculation is performed before the surveying is executed, and is stored in the surveying storage device 116.

ステップＳ２１９では、方向誤差データから記録画像上におけるポイントマークの位置を後述するポイントマーク位置算出処理により演算する。ポイントマークは記録画像上において測量済みの測量目標点３４の位置を示す記号であり、例えば十字形が用いられる。 In step S219, the position of the point mark on the recorded image is calculated from the direction error data by a point mark position calculation process described later. The point mark is a symbol indicating the position of the surveyed target point 34 on the recorded image. For example, a cross shape is used.

ステップＳ２２０では演算されたポイントマークの位置に従い、記録画像にポイントマークを合成する。ポイントマークの画像生成および記録画像へのポイントマーク合成は、カメラ制御装置１２２内に設けられた図示しない画像処理回路が既知の画像合成方法を用いて行われる。 In step S220, the point mark is combined with the recorded image according to the calculated position of the point mark. The image generation of the point mark and the point mark synthesis to the recorded image are performed by an image processing circuit (not shown) provided in the camera control device 122 using a known image synthesis method.

次に、画像上におけるポイントマークの正確な位置を演算して測量記憶装置１１６に記憶する処理をステップＳ２２１からＳ２２３で行う。 Next, the process of calculating the exact position of the point mark on the image and storing it in the survey storage device 116 is performed in steps S221 to S223.

ステップＳ２２１において、ユーザはカメラ表示装置１２３に表示された画像及びポイントマークを見て、ポイントマークの位置が測量対象物３３と正確に一致しているかを確認する。このとき、望遠鏡１１１を用いて測量目標点３４が測量対象物３３に視準されている。そのため、カメラ表示装置１２３に表示された画像上でポイントマークの位置が測量対象物３３と正確に一致していない場合、方向誤差（ｄＨθ、ｄＶθ）が生じていると判断される。 In step S <b> 221, the user looks at the image and the point mark displayed on the camera display device 123 and confirms whether the position of the point mark exactly matches the survey target 33. At this time, the survey target point 34 is collimated with the survey target 33 using the telescope 111. Therefore, when the position of the point mark does not exactly match the surveying object 33 on the image displayed on the camera display device 123, it is determined that a direction error (dHθ, dVθ) has occurred.

正確に一致していないとき、ステップＳ２２２において、ユーザは入力装置１１５が有するキーボード又はジョイスティック等を操作する。ステップＳ２２３では、この操作によりカメラ表示装置１２３に表示されている画像が動かされ、画像上におけるポイントマークの位置と測量対象物３３の位置とが一致させられる。一致させた後、あるいはこの操作を行わずともポイントマークの位置が正確に一致しているときには、ステップＳ２２４で画像とポイントマークとを合成した記録画像を記録媒体１２５に記録する。 If they do not match exactly, in step S222, the user operates a keyboard or a joystick provided in the input device 115. In step S223, the image displayed on the camera display device 123 is moved by this operation, and the position of the point mark on the image is matched with the position of the surveying object 33. After matching, or when the position of the point mark is exactly the same without performing this operation, a recorded image obtained by combining the image and the point mark is recorded on the recording medium 125 in step S224.

ステップＳ２２５では、ステップＳ２２２及びＳ２２３でユーザが画像を移動させた量に従い、後述する方向誤差データ演算処理により方向誤差データを演算する。そしてステップＳ２２６で方向誤差データを測量記憶装置１１６に記憶する。これにより測量の準備が整えられ、ステップＳ２２７で測量が実行される。 In step S225, direction error data is calculated by a direction error data calculation process, which will be described later, according to the amount of movement of the image by the user in steps S222 and S223. In step S226, the direction error data is stored in the survey storage device 116. As a result, preparation for surveying is completed, and surveying is executed in step S227.

撮像光学系３８は望遠光学系３９と独立して設けられるため、各光学系における光軸どうしの間には間隔（いわゆるパララックス）が開いている。水平方向における光軸誤差はｄＨＬ、鉛直方向における光軸誤差はｄＶＬで表される。この光軸誤差は設計段階で定められる既知の値である。望遠鏡で測量目標物を正確に視準しているときでも、この光軸誤差により、カメラ表示装置１２３上に表示されるポイントマークと測量目標物との間にはずれが生じる。このずれの大きさを光軸ずれ量という。光軸ずれ量は、方向誤差データ演算処理の前に算出される。 Since the imaging optical system 38 is provided independently of the telephoto optical system 39, there is an interval (so-called parallax) between the optical axes in each optical system. The optical axis error in the horizontal direction is represented by dHL, and the optical axis error in the vertical direction is represented by dVL. This optical axis error is a known value determined at the design stage. Even when the survey target is accurately collimated with the telescope, the optical axis error causes a deviation between the point mark displayed on the camera display device 123 and the survey target. The magnitude of this deviation is called the optical axis deviation amount. The optical axis shift amount is calculated before the direction error data calculation process.

次に、図４から７を用い、光軸ずれ量を検出し記録する光軸誤差検出処理について説明する。図４は、撮像光学系３８の光軸３６、望遠光学系３９の光軸３７、測量目標点３４及び測量対象物３３を模式的に示した図である。測量対象物３３に対し測量目標点３４が視準されている。 Next, an optical axis error detection process for detecting and recording the optical axis deviation amount will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram schematically showing the optical axis 36 of the imaging optical system 38, the optical axis 37 of the telephoto optical system 39, the survey target point 34, and the survey target 33. A survey target point 34 is collimated with respect to the survey target 33.

まず、トータルステーション１００と測量目標点３４との間の距離Ｌを測定し、撮像光学装置１２１（図１参照）により測量対象物周辺の画像が撮像される。撮像された画像はカメラ表示装置１２３（図１参照）に表示される。撮像光学系３８の光軸３６と望遠光学系３９の光軸３７は方向誤差及び光軸誤差により一致しないため、カメラ表示装置１２３に表示される画像の中心点３５は、望遠光学系３９の光軸３７上に存在する測量目標点３４と一致しない（図４、５参照）。 First, the distance L between the total station 100 and the survey target point 34 is measured, and an image around the survey target is captured by the imaging optical device 121 (see FIG. 1). The captured image is displayed on the camera display device 123 (see FIG. 1). Since the optical axis 36 of the imaging optical system 38 and the optical axis 37 of the telephoto optical system 39 do not match due to the direction error and the optical axis error, the center point 35 of the image displayed on the camera display device 123 is the light of the telephoto optical system 39. It does not coincide with the survey target point 34 existing on the axis 37 (see FIGS. 4 and 5).

そこでまず光軸誤差を修正する。カメラ表示装置１２３上において、撮像された画像の中心３５から測量目標点３４の方向へ光軸誤差の分だけ離れた点を、光軸ずれ補正点４１とすると、画像の中心点３５と光軸ずれ補正点４１との間の画像上における光軸ずれ量は、水平方向に対してｄＨＬｐピクセル、鉛直方向に対してｄＶＬｐピクセルで表わされる。光軸ずれ補正点４１は、光軸ずれ量は補正されるが方向誤差は補正されていない位置を示す。各光軸ずれ量は以下の式で表される。光軸ずれ量の単位は画素数である。 First, the optical axis error is corrected. On the camera display device 123, assuming that a point away from the center 35 of the captured image in the direction of the survey target point 34 by the amount of the optical axis error is an optical axis deviation correction point 41, the center point 35 of the image and the optical axis The amount of optical axis deviation on the image with respect to the deviation correction point 41 is represented by dHLp pixels in the horizontal direction and dVLp pixels in the vertical direction. The optical axis deviation correction point 41 indicates a position where the optical axis deviation amount is corrected but the direction error is not corrected. Each optical axis deviation amount is expressed by the following equation. The unit of the amount of optical axis deviation is the number of pixels.

ｄＨＬｐ＝（ＡｒｃＴａｎ（ｄＨＬ／Ｌ））／ＲＸｎθ
ｄＶＬｐ＝（ＡｒｃＴａｎ（ｄＶＬ／Ｌ））／ＲＹｎθ dHLp = (ArcTan (dHL / L)) / RXnθ
dVLp = (ArcTan (dVL / L)) / RYnθ

ＲＸｎθ及びＲＹｎθはそれぞれ水平方向及び鉛直方向のＣＣＤ一画素あたりの分解力を示す。分解力とは一画素あたりの画角を示す値であり、デジタルカメラ１２０が有するレンズの焦点距離から決定されるＣＣＤの画角を水平方向又は鉛直方向の画素数で除した値となる。 RXnθ and RYnθ indicate the resolving power per CCD pixel in the horizontal direction and the vertical direction, respectively. The resolution is a value indicating the angle of view per pixel, and is a value obtained by dividing the angle of view of the CCD determined from the focal length of the lens of the digital camera 120 by the number of pixels in the horizontal or vertical direction.

以上により得られた光軸ずれ量に従って、光軸ずれ量ｄＨＬｐ及びｄＶＬｐを画像の中心点３５からそれぞれ移動した光軸ずれ補正点４１に、ポイントマーク４２を表示する（図５参照）。光軸ずれ量ｄＨＬｐ及びｄＶＬｐに水平及び鉛直方向における分解力ＲＸｎθ及びＲＹｎθをそれぞれ乗じた値が、方向誤差データの初期値Ｅ０として測量記憶装置１１６に記憶される。 In accordance with the optical axis deviation amount obtained as described above, the point mark 42 is displayed at the optical axis deviation correction point 41 obtained by moving the optical axis deviation amounts dHLp and dVLp from the center point 35 of the image, respectively (see FIG. 5). Values obtained by multiplying the optical axis deviations dHLp and dVLp by the resolving forces RXnθ and RYnθ in the horizontal and vertical directions, respectively, are stored in the survey storage device 116 as the initial value E0 of the direction error data.

次に方向誤差データを演算する方向誤差データ演算処理について説明する。 Next, direction error data calculation processing for calculating direction error data will be described.

図４に示すトータルステーション１００は、気温変化等による外的要因によって、撮像光学系３８の光軸３６が望遠光学系３９と平行である基本光軸３１と方向誤差を生じている。方向誤差は説明のため誇張して示される。図においてｄＨθは水平方向における方向誤差であり、ｄＶθは鉛直方向における方向誤差である。 The total station 100 shown in FIG. 4 has a directional error from the basic optical axis 31 in which the optical axis 36 of the imaging optical system 38 is parallel to the telephoto optical system 39 due to external factors such as temperature changes. Direction errors are exaggerated for the sake of explanation. In the figure, dHθ is a direction error in the horizontal direction, and dVθ is a direction error in the vertical direction.

光軸ずれ量を補正する処理が行われた後、図５のようにカメラ表示装置１２３にはポイントマーク４２が光軸ずれ補正点４１上に表示されている。ユーザは、カメラ表示装置１２３に表示された画像とポイントマーク４２とを見て入力装置１１５を操作する。図７に示すように、ユーザの操作に従ってカメラ表示装置１２３に表示されている画像が移動して、ポイントマーク４２と測量対象物３３との位置が一致する。このとき、水平方向における画像の移動ベクトルはｄＨＡｐピクセル、鉛直方向における画像の移動ベクトルはｄＶＡｐピクセルである。 After the process of correcting the optical axis deviation amount is performed, the point mark 42 is displayed on the optical axis deviation correction point 41 on the camera display device 123 as shown in FIG. The user operates the input device 115 while viewing the image displayed on the camera display device 123 and the point mark 42. As shown in FIG. 7, the image displayed on the camera display device 123 moves according to the user's operation, and the positions of the point mark 42 and the surveying object 33 coincide. At this time, the movement vector of the image in the horizontal direction is dHAp pixels, and the movement vector of the image in the vertical direction is dVAp pixels.

すなわち図６に示すように、画像の中心位置から光軸の光軸ずれ量ｄＨＬｐ及びｄＶＬｐに加えて水平方向にｄＨＡｐ及び鉛直方向にｄＶＡｐだけ移動した位置が、正確な測量目標点３４の位置となる。 That is, as shown in FIG. 6, in addition to the optical axis deviations dHLp and dVLp of the optical axis from the center position of the image, the position moved by dHAp in the horizontal direction and dVAp in the vertical direction is the position of the accurate survey target point 34. Become.

ｄＨＡｐ及びｄＶＡｐから、基本光軸３１と撮像光学系３８が成す方向誤差が決定される。水平方向における方向誤差はｄＨθ、鉛直方向における方向誤差はｄＶθとして以下の式により求められる。 A direction error formed by the basic optical axis 31 and the imaging optical system 38 is determined from dHAp and dVAp. The direction error in the horizontal direction is determined as dHθ, and the direction error in the vertical direction is determined as dVθ by the following equation.

ｄＨθ＝ｄＨＡｐ・ＲＸｎθ
ｄＶθ＝ｄＶＡｐ・ＲＹｎθ dHθ = dHAp · RXnθ
dVθ = dVAp · RYnθ

計測された方向誤差は、測量記憶装置１１６に記憶された方向誤差データＥ０に加算され、新たな方向誤差データＥ１として測量記憶装置１１６に更新、あるいは記憶される。前述のポイントマーク位置補正処理では、前回の方向誤差データ演算処理で演算され記憶された方向誤差データを用い方向誤差を解消する。つまり今回の方向誤差データ演算処理では、前回の方向誤差データを用いて補正された位置にポイントマーク４２が表示され、このポイントマーク４２の位置を基準に方向誤差が検出される。そのため、前回の方向誤差データに今回演算された方向誤差を加えることにより、今回の方向誤差データを得ることができる。次回方向誤差が発生したとき測量対象物３３に対する方向誤差が計測されると、この方向誤差データＥ１が読み出され、次回計測された方向誤差が加算される。そして、方向誤差が加算された方向誤差データは、最新の方向誤差データＥ２として測量記憶装置１１６に記憶され、撮影画像と関連付ける情報と共に記録媒体１２５へ記録される。方向誤差データＥｎは方向誤差が計測される度に積算される。 The measured direction error is added to the direction error data E0 stored in the survey storage device 116, and is updated or stored in the survey storage device 116 as new direction error data E1. In the point mark position correction process described above, the direction error is eliminated by using the direction error data calculated and stored in the previous direction error data calculation process. That is, in the current direction error data calculation process, the point mark 42 is displayed at a position corrected using the previous direction error data, and the direction error is detected based on the position of the point mark 42. Therefore, the current direction error data can be obtained by adding the direction error calculated this time to the previous direction error data. When the direction error with respect to the surveying object 33 is measured when the next direction error occurs, this direction error data E1 is read, and the next measured direction error is added. The direction error data to which the direction error is added is stored in the survey storage device 116 as the latest direction error data E2, and is recorded on the recording medium 125 together with information associated with the captured image. The direction error data En is integrated every time the direction error is measured.

次に方向誤差データから記録画像上におけるポイントマーク４２の位置を算出するポイントマーク位置算出処理について説明する。 Next, a point mark position calculation process for calculating the position of the point mark 42 on the recorded image from the direction error data will be described.

水平及び鉛直方向の方向誤差データＥｎを水平及び鉛直方向の分解力でそれぞれ除すことにより、光軸ずれ補正点４１からポイントマーク４２までのベクトル量ｄＨＡｐ、ｄＶＡｐが算出される。カメラ表示装置１２３には、光軸ずれ補正点４１から水平方向にｄＨＡｐ、鉛直方向にｄＶＡｐを移動した位置にポイントマーク４２が表示される（図６参照）。方向誤差データは撮像光学系３８の光軸３６と望遠光学系３９の光軸３７とが交わって成す角度であるから、測量機１００から測量対象物３３までの距離によって変化しない。そのため、一度方向誤差が計測されると、その方向誤差が変化するまで、測量される複数の測量対象物に対して同じ方向誤差データ用いることにより、方向誤差を解消した位置にポイントマーク４２を表示することができる。 The vector amounts dHAp and dVAp from the optical axis misalignment correction point 41 to the point mark 42 are calculated by dividing the horizontal and vertical direction error data En by the horizontal and vertical resolutions, respectively. On the camera display device 123, a point mark 42 is displayed at a position where dHAp is moved in the horizontal direction and dVAp is moved in the vertical direction from the optical axis deviation correction point 41 (see FIG. 6). Since the direction error data is an angle formed by the optical axis 36 of the imaging optical system 38 and the optical axis 37 of the telephoto optical system 39 intersecting with each other, it does not change depending on the distance from the surveying instrument 100 to the survey target 33. Therefore, once the direction error is measured, the point mark 42 is displayed at the position where the direction error has been eliminated by using the same direction error data for a plurality of surveyed objects to be surveyed until the direction error changes. can do.

本実施形態によれば、デジタルカメラ及び望遠鏡において明るい視野を確保し低コスト化を図ると共に、デジタルカメラは望遠鏡よりも広い画角を得る。また、望遠光学系と撮像光学系の光軸どうしに方向誤差が生じても、ユーザは撮像した画像上における正確な測量目標点の位置を常に把握することができる。 According to the present embodiment, a bright field of view is secured in the digital camera and the telescope to reduce the cost, and the digital camera obtains a wider angle of view than the telescope. Further, even if a direction error occurs between the optical axes of the telephoto optical system and the imaging optical system, the user can always grasp the position of the accurate survey target point on the captured image.

なお、ポイントマーク合成処理は測量を行う度に実行されても良い。一測量点毎に正確な測量目標点３４が記録された画像を得ることができる。 The point mark synthesis process may be executed every time surveying is performed. An image in which accurate survey target points 34 are recorded for each survey point can be obtained.

また、カメラ表示装置１２３に表示されているポイントマーク４２を移動させてポイントマーク４２と測量対象物３３との位置を一致させても良い。このとき、ポイントマーク４２のカメラ表示装置１２３上における移動量が方向誤差となる。 Further, the point mark 42 displayed on the camera display device 123 may be moved so that the positions of the point mark 42 and the survey target 33 are matched. At this time, the amount of movement of the point mark 42 on the camera display device 123 becomes a direction error.

ポイントマーク４２は、画像データが記録媒体１２５に記録される前に合成されても良い。これにより、カメラ表示装置上において、ポイントマーク４２は常に方向誤差を含まない位置に表示される。 The point mark 42 may be synthesized before the image data is recorded on the recording medium 125. Thereby, the point mark 42 is always displayed at a position that does not include a direction error on the camera display device.

方向誤差データは方向誤差を積算したものではなく、そのとき得られた方向誤差であっても良い。これにより、一測量点毎に正確な測量目標点３４が記録された画像を得ることができる。 The direction error data is not the sum of the direction errors, but may be the direction error obtained at that time. Thereby, an image in which an accurate survey target point 34 is recorded for each survey point can be obtained.

画像の移動ベクトルｄＨＡｐ及びｄＶＡｐが方向誤差として用いられてもよい。このとき、画像の移動ベクトルｄＨＡｐ及びｄＶＡｐを積算したものが方向誤差データとして測量記憶装置１１６及び記録媒体１２５に記録される。 Image movement vectors dHAp and dVAp may be used as direction errors. At this time, the sum of the image movement vectors dHAp and dVAp is recorded in the survey storage device 116 and the recording medium 125 as direction error data.

記録媒体１２５は取り外し可能なメモリカードに限定されず、デジタルカメラに内蔵されるいかなる記憶装置であっても良い。 The recording medium 125 is not limited to a removable memory card, and may be any storage device built in the digital camera.

本発明の一実施形態であるトータルステーションの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the total station which is one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態であるトータルステーションの正面図である。It is a front view of the total station which is one Embodiment of this invention. 記録画像にポイントマークを合成する処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process which synthesize | combines a point mark with a recorded image. 撮像光学系、望遠光学系、測量対象物及び測量目標点との関係を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the relationship with an imaging optical system, a telephoto optical system, a survey object, and a survey target point. ポイントマークを合成した記録画像を示した図である。It is the figure which showed the recorded image which synthesize | combined the point mark. カメラ表示装置に表示された画像を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the image displayed on the camera display apparatus. ポイントマークを測定目標点の位置に一致させるときにおける、カメラ表示装置に表示された画像を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the image displayed on the camera display apparatus when making a point mark correspond with the position of a measurement target point.

符号の説明Explanation of symbols

３３測量対象物
３４測量目標点
３８撮像光学系
３９望遠光学系
４２ポイントマーク
１００トータルステーション
１１０測距儀
１１１望遠鏡
１２０デジタルカメラ 33 Survey Object 34 Survey Target Point 38 Imaging Optical System 39 Telephoto Optical System 42 Point Mark 100 Total Station 110 Distance Measuring Instrument 111 Telescope 120 Digital Camera

Claims

測量対象物に対して測量目標点を視準するための望遠光学系を有する望遠鏡と、
前記望遠光学系とは独立して設けられる撮像光学系を有するデジタルカメラと、
前記望遠光学系の光軸と前記撮像光学系の光軸との方向誤差を演算する方向誤差検出手段と、
前記デジタルカメラにより得られた撮像画像上において前記測量目標点を示すポイントマークが、前記方向誤差を解消した位置に表示されるように、前記撮像画像上における前記ポイントマークの表示位置を決定するポイントマーク位置演算手段と、
前記撮像画像の前記表示位置に前記ポイントマークを合成する合成手段と
を備えることを特徴とする測量機。 A telescope having a telescopic optical system for collimating a survey target point with respect to a survey object;
A digital camera having an imaging optical system provided independently of the telephoto optical system;
Direction error detecting means for calculating a direction error between the optical axis of the telephoto optical system and the optical axis of the imaging optical system;
Points for determining the display position of the point mark on the captured image so that the point mark indicating the survey target point is displayed on the captured image obtained by the digital camera at a position where the direction error is eliminated Mark position calculation means;
A surveying instrument comprising: combining means for combining the point mark at the display position of the captured image.

前記測量機は表示装置をさらに備え、
前記測量機は、前記表示装置の表示領域上における前記測量目標点の位置と前記ポイントマークの位置とが一致するように、前記測量目標点の位置と前記ポイントマークの位置を相対的に移動させる操作部をさらに備え、
前記方向誤差検出手段は、前記操作部による移動量を前記方向誤差として検出する請求項１に記載の測量機。 The surveying instrument further includes a display device,
The surveying instrument relatively moves the position of the survey target point and the position of the point mark so that the position of the survey target point on the display area of the display device matches the position of the point mark. It further includes an operation unit,
The surveying instrument according to claim 1, wherein the direction error detection unit detects a movement amount by the operation unit as the direction error.

前記測量機は表示装置をさらに備え、
前記測量機は、前記表示装置の表示領域上における前記測量目標点の位置と前記ポイントマークの位置とが一致するように、前記測量目標点の位置と前記ポイントマークの位置を相対的に移動させる操作部をさらに備え、
前記方向誤差検出手段は、前記操作部による移動量を用いて算出される前記望遠光学系の光軸と前記撮像光学系の光軸とが成す角度を方向誤差として検出する請求項１に記載の測量機。 The surveying instrument further includes a display device,
The surveying instrument relatively moves the position of the survey target point and the position of the point mark so that the position of the survey target point on the display area of the display device matches the position of the point mark. It further includes an operation unit,
2. The direction error detection unit detects an angle formed by an optical axis of the telephoto optical system and an optical axis of the imaging optical system, which is calculated by using a movement amount by the operation unit, as a direction error. Surveyor.

前記操作部は前記ポイントマークを移動させて、前記測量目標点の位置と前記ポイントマークの位置とを一致させる請求項２又は３に記載の測量機。 The surveying instrument according to claim 2 or 3, wherein the operation unit moves the point mark to match the position of the survey target point with the position of the point mark.

前記操作部は前記撮像画像を移動させて、前記測量目標点の位置と前記ポイントマークの位置とを一致させる請求項２又は３に記載の測量機。 The surveying instrument according to claim 2, wherein the operation unit moves the captured image to match the position of the survey target point with the position of the point mark.

前記方向誤差検出手段は、前記方向誤差を記録する請求項１に記載の測量機。 The surveying instrument according to claim 1, wherein the direction error detection unit records the direction error.

前記方向誤差検出手段は、前記方向誤差が生じる度に前記方向誤差を積算した方向誤差データを記録する請求項１に記載の測量機。 The surveying instrument according to claim 1, wherein the direction error detection unit records direction error data obtained by integrating the direction error every time the direction error occurs.

前記測量機は記憶手段を備え、
前記記憶手段は、前記合成手段により合成された合成画像を記憶する請求項１に記載の測量機。 The surveying instrument comprises a storage means,
The surveying instrument according to claim 1, wherein the storage unit stores the combined image combined by the combining unit.

前記測量機は表示装置をさらに備え、
前記ポイントマーク位置演算手段は測量前に、前記方向誤差検出手段が記録している前記方向誤差を用いて前記ポイントマークの表示位置を決定し、
前記表示装置は測量前に、この表示位置に前記ポイントマークを表示することを特徴とする請求項６又は７に記載の測量機。 The surveying instrument further includes a display device,
The point mark position calculation means determines the display position of the point mark using the direction error recorded by the direction error detection means before surveying,
The surveying instrument according to claim 6 or 7, wherein the display device displays the point mark at the display position before surveying.

前記測量機は表示装置をさらに備え、
前記ポイントマーク位置演算手段は前記測量機の電源が投入された直後に、前記方向誤差検出手段が記録している前記方向誤差を用いて前記ポイントマークの表示位置を決定し、
前記表示装置は前記測量機の電源が投入された直後に、この表示位置に前記ポイントマークを表示することを特徴とする請求項６又は７に記載の測量機。 The surveying instrument further includes a display device,
The point mark position calculation means determines the display position of the point mark using the direction error recorded by the direction error detection means immediately after the surveying instrument is turned on,
The surveying instrument according to claim 6 or 7, wherein the display device displays the point mark at the display position immediately after the surveying instrument is turned on.

前記ポイントマーク位置演算手段は測量前に、前記測量目標点と前記ポイントマークの前記表示領域上における位置を相対的に移動させ、
前記ポイントマーク位置演算手段は測量前に、前記操作部による移動量に応じて前記ポイントマークの表示位置を決定し、
前記表示装置は測量前に、前記表示位置に前記ポイントマークを表示する請求項２又は３に記載の測量機。 The point mark position calculating means relatively moves the position of the survey target point and the point mark on the display area before surveying,
The point mark position calculation means determines the display position of the point mark according to the amount of movement by the operation unit before surveying,
The surveying instrument according to claim 2 or 3, wherein the display device displays the point mark at the display position before surveying.

前記操作部は前記測量機の電源が投入された直後に、前記測量目標点と前記ポイントマークの前記表示領域上における位置を相対的に移動させ、
前記ポイントマーク位置演算手段は前記測量機の電源が投入された直後に、前記操作部による移動量に応じて前記ポイントマークの表示位置を決定し、
前記表示装置は前記測量機の電源が投入された直後に、前記表示位置に前記ポイントマークを表示する請求項２又は３に記載の測量機。 The operation unit moves the position of the survey target point and the point mark on the display area relatively immediately after the surveying instrument is turned on,
The point mark position calculation means determines the display position of the point mark according to the amount of movement by the operation unit immediately after the surveying instrument is turned on,
The surveying instrument according to claim 2 or 3, wherein the display device displays the point mark at the display position immediately after the surveying instrument is turned on.