JP5526076B2 - 指標ポール - Google Patents

Description

本発明は、常に鉛直な指標を提供し正確な測量に寄与する指標ポールに関する。

指標ポールは、トータルステーションの設定位置との関係で、距離と方位を測定する際の指標を与えるものである（例えば下記特許文献１乃至特許文献３参照）。
指標ポールは、正確に鉛直方向へ立てることが要請され、一点の測量に誤差があると、測量を経る毎にその誤差が累積して大きな誤差となる。
また、その誤差の発生点の捕捉は極めて困難であるために、全ての点について再測量を要することとなり、費用手間双方において無駄が生じることが少なからずあった。

一方で、指標ポールを正確に鉛直方向へ立てることを満足することは、熟練を積んだものにとっても比較的困難な作業である他、それを行うには、水準器等の計器が必要となり、携帯すべき機器が嵩んで煩雑であるという問題もあった。

実開平６−２１２７号公報 実開平６−２８６３０号公報 実用新案登録第３１４９６１０号公報

しかしながら、従来、種々の機器を利用することなく正確に鉛直方向へ立て得る指標ポールは存在せず、測量分野においてその様な便利な指標ポールを案出することについての要請が多かった。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであって、支持者の熟練を問わず、常に鉛直な指標を提供し得る指標ポールの提供を目的とする。

上記課題を解決するために為された本発明による指標ポールは、標石に接する石突き部と、測量者に対して測量の指標を与える（反射又は照射等による線画像の描画により顕在化させる）指標部からなり、前記石突部を一とする指標ポールの内部に、測量の指標となる可視光線を上下少なくとも一方へ照射する発光手段、及び当該発光手段の照射方向を鉛直方向に規制する方向維持手段を備えることを特徴とする。

上記指標ポールは、前記指標部又は発光手段に、指標部の可視光線を望遠可能とする可視化支援手段を備えることが望ましい。例えば、発光手段に施す可視化支援手段として、指標が周囲景観と紛れない様に、指標に適度な変化を与え指標となる可視光線の視認性を高めるべく、前記発光手段に、可視光線を間欠的に出力させるパターン調整手段、又は可視光線の出力を定期的又はランダムに変化させる出力調整手段からなる可視化支援手段を設けた指標ポールとすることができる。

指標部としては、透光性を有するポール状容器に、指標部に施す可視化支援手段として透光性を有する蛍光材を充填してなるものや、可視光線と略等しい均一な断面積の直線的な中空部を穿設してなるものが挙げられる。前記発光手段としては、レーザ発光器が挙げられる。

指標ポールの鉛直状態の評価を容易にすべく、前記指標部の上端部に、発光手段が照射した可視光線の到達を検出するセンサと、可視光線の軌跡が当該センサの検出領域にある場合、又は検出領域から外れた場合のいずれかにおいてアラーム信号を出力する鉛直検出手段を備える構成とすることもできる。

以上の如く本発明による指標ポールによれば、支持者の熟練を問わず、種々の機器を利用することなく指標を正確に鉛直方向へ立てることができる。その結果、正確な測量が可能となって、再測量等の無駄な作業を省くことも可能となる。

本発明による指標ポールの一例を示す（Ａ）：正面又は（Ｂ）：側方から見た概略を示す縦断面図である。 本発明による指標ポールの石突き部の一例を示す横断面図である。 本発明による指標ポールの指標部の上端部の一例を示す平面図である。 本発明による指標ポールの実施態様例を示す側方から見た概略を示す縦断面図である。 本発明による指標ポールの発光手段の一例を示す概略図である。 本発明による指標ポールの発光手段の一例を示す概略図である。 本発明による指標ポールの発光手段の一例を示すブロック図である。 本発明による指標ポールの実施態様例を示す側方から見た縦断面図である。

以下、本発明による指標ポールの実施の形態を図面に基づき説明する。
本発明による指標ポールが用いられる測量法は、測量現場たる多角路線に設けた多角点に打設する複数の標石１と、測量の際に当該標石１の上に立てる指標ポールと、当該指標ポールまでの距離を計測すると共に、他の指標ポールを狙った場合の向きを基準とした相対角度を計測するトータルステーションとの間で行われる。

前記トータルステーション（図示省略）は、光波測定手段を用いて指標ポールとの位置関係を測定し、その記憶手段たるメモリに測定情報として記録すると共に、各種インターフェースを用いた通信手段を介して適宜外部へ出力し得るものである。
当該トータルステーションは、測量する位置の標石１上に鉛直に支持した指標ポールに付設した反射板１１へ向けて前記光波測定手段から光を発射し、反射板１１に反射して返ってきた光の位相差や帰って来るまでに要した時間を利用して距離を計測する測定処理を行うものである。

本発明による指標ポールは、標石１に接する石突き部２と、測量の指標を与える指標部３からなる。
前記石突き部２は、標石１に最も近い部位であって、標石１の表面に接する石突きを備える部分であって、当該例は、当該石突き部２の内部に、可視光線４を照射する発光手段５と、当該発光手段５の照射方向を鉛直方向に規制する方向維持手段６を備える。

当該例では、可視光線４としてレーザ光線（以下レーザ光線４と記す）を用い、例えば、特開平７−９４８１５号公報に記載のレーザポインタの様な発光手段（以下レーザ発光器５と記す）５を用いる。当該レーザ発光器５は、レーザ光源１２及び駆動回路（操作スイッチ等を含む。）１３と、発生した光線を平行光線に収束させる光学系機構１４を備えている。

発光手段５を駆動する電源１５は、重錘体を兼ねてレーザ発光器５に内蔵しても良いし、発光手段５の尾部に当該発光手段５の照射方向を鉛直方向に維持するバランスを作る重錘体２５を装填すると共に、レーザ発光器５の動きがアンバランスとなるような応力を発生しない様に、重錘体２５の重量に鑑みてその仕様を選択し螺旋状に成形が成された柔軟な電源ケーブルを経て外部から供給する形態で設けても良い。

図１乃至図４に示す実施の形態にあっては、方向維持手段６は、尾部が重錘体２５としての役割を果たす様に重量バランスを設定したレーザ発光器５を形成し、当該発光手段５から照射されたレーザ光源１２が鉛直方向を向く様に、当該レーザ発光器５のヘッドをジャイロ機構（ジンバル機構）の支軸で支持する構造を採用する。

ジャイロ機構とは、例えば、特開平２−６２９０６号公報に開示されている基本構造を有するものであって、基台１６から起立した支持フレーム１７の対称位置に、その中心に向けた一対の対向支持ピン１８，１８を支持し、当該対向支持ピン１８，１８の先端で支持リング１９の側面を対向支持ピン１８，１８の先端が支持リング１９の中央を指す様に支持する構造と、支持リング１９の中心を横切り両支持ピン１８，１８の向きに直交する支軸２０でレーザ発光器５の頭部を支持する構造とからなり、必要に応じてバランス調整ネジを付設した機構である。

他の方向維持手段６を備えた実施の形態として、例えば、レーザ発光器５の投光方向及び支点を維持しながらレーザ発光器５を液体に浮遊させて支持する形態、具体的には、球状の空隙を有する分割密封可能なホルダ（球状ホルダ２１）に、その内部で浮遊し、その支点（回転の中心）を維持しつつ自由に回転できる様に、球状、または球状と同程度にできる形状の外形を持つレーザ発光器５を、適量の液体２２と共に装填支持する構造（以下フロート機構と記す）を採用することができる。

当該フロート機構は、レーザ発光器５に、底部（尾部）が当該部分を下位に位置せしめる高比重な重錘体となり、且つ頭部が当該レーザ発光器５の頭部を鉛直方向の上位に向けて浮上せしめるだけの浮力を与え得る低比重となるような比重バランスが与えられており、当該比重バランスは、前記ホルダの傾斜や回転に伴ってレーザ発光器５の頭部が鉛直方向の上位を向く様な滑らかな姿勢変更を誘発する。
当該フロート機構を石突き部２に固定することによっても、そのレーザ発光器５から照射されたレーザ光源１２が鉛直方向を向くこととなる。

本発明による指標ポールの指標部３は、石突き部２の上位にあって、前記レーザ発光器５からのレーザ光線４を受けて、当該レーザ光線４の軌道を、蛍光発光させる等により望遠可能に明瞭化するための棒状領域である。
図１及び図４に示す例の指標部３は、三段構成で伸縮する円筒であって、最も上位の段を蛍光材８が封入されるポール状容器（断面形状は問わないが当該例では円筒状）７としたものである。尚、蛍光材８を封入するポール状容器７は、最上位の段に限るものではなく、中段若しくは最下段、又はそれらの段の内部でポール状容器７を移動できる構造としてもよい。

ポール状容器７の長さは、指標部３の全長に相当するものであることが望ましいが、図１又は図４に示す例の様に伸縮自在とする場合には、最も短くした際における指標部３の全長に合わせて設定する。その際、各段は、相互の離脱を防止するため、或いは伸縮具合を調整維持するためのストッパ（図示省略）を備える。

指標表示領域を形成するにあたり、指標部３のレーザ光線４を望遠可能とする可視化支援手段が必要となる。
当該例における可視化支援手段は、指標部３に設けた可視化支援手段の一例であって、透光性を有するポール状容器７に可視化支援手段として透光性を有する蛍光材８を充填し密封することによって実現したものである。
当該ポール状容器７の中に収める蛍光材８としては、例えば、緑色光を受けるとオレンジ色光の蛍光を発する様なレーザ励起蛍光法による蛍光剤をアルコールと混合した液体等が挙げられる。蛍光材８にあっては、液体に限らず、液体のミストや金属粉、又は固体のものを採用しても良い。

尚、可視化支援手段の他の実施の形態としては、上記手法の他、ポール状容器７に開閉蓋等を設け指標部３の内部空隙に霧発生（煙幕形成を含む）手段（材）を設置・投入する手法などが挙げられる。例えば、ドライアイスを投入して時限的な可視化支援機能を与えても良い。

更に、発光手段５に備える可視化支援手段として、前記発光手段５に、パターン調整手段及び出力調整手段を設けたものである。
パターン調整手段は、可視光線の出力タイミングを決める出力パターン形成回路と、出力パターン選択回路と、出力タイミングの基準となる同期信号を形成するタイマを備え、出力調整手段は、出力レベル形成回路と、出力レベル選択回路と、出力タイミングの基準となる同期信号を形成するタイマを備える（図７参照）。

前記パターン調整手段によって、可視光線を所望のパターンで間欠的に出力させることができ、前記出力調整手段によって、可視光線の出力を定期的又はランダムに変化させることができるので、指標たるレーザ光線４が周囲の静的景観に紛れることなく、その存在の認識が容易なものとなる。

その他、指標部３の中央部にその全長に亘って、可視光線４と略等しい均一な断面形状の直線的な中空部２６を穿設し、当該中空部と可視光線の軌道とが一致した時に、当該中空部２６に面する壁面による反射等によって照射光による直線が発光描画される形で顕在化する構造を採用した可視化支援手段が挙げられる。壁面は適宜梨地構造としても良く、これらの構造によれば、指標部３が直線的な指標として発光することにより、当該指標ポール全体の鉛直状態をも確認することができる。

上記の如く、本発明による指標ポールが用いられる測量法では、指標ポールを鉛直方向へ起立させることが極めて重要である。
そのためには、当該指標ポールを支える者が適切に支持しなければならず、そのためには相応の熟練を要することにもなる。

即ち、指標ポールの指標部３がレーザ光線４と共々に鉛直方向へ向かって起立させてこそ、標石１上に起立した指標ポールの指標部３に指標たるレーザ光線４の軌跡がより長く表示され、指標ポールの起立角度とレーザ光線の起立角度が異なることによる錯覚等が生じず、距離及び方向の測定の誤差が生じないこととなる。

そこで、その様な熟練を要しない様にする工夫として、指標をレーザ光線４としたことを利用し、前記指標部３の上端部に、レーザ発光器５が照射したレーザ光線４の到達を検出するセンサ９を備え、レーザ光線４の軌跡が当該センサ９の検出領域から外れた場合にアラーム信号を出力する鉛直検出手段１０を備える構成が挙げられる。

前記検出領域を、それによる距離及び方向の測定誤差が無視できるレベルの範囲に設定することによって、指標ポールの傾斜をアラーム信号に伴うアラームが出力されない程度に維持すれば、トータルステーションからの照射光を反射する反射板（ミラーやプリズム）１１を標石１上の安定した位置に支持することができ、それによって、距離及び方向の測定誤差を回避することができることとなる。

いかに指標ポールを鉛直に起立させて測量を行ったとしても、測量する多角点毎に標石１の表面から反射板に至る高さ（以下反射高と記す）が異なっている場合において、各々の相対高を正確に算入する事無く測量を行っては、標高の計算値を正しく導くことができない。測量は複数の多角点について其の都度機材を撤収しつつ移動して行うものであって、移動の際に指標ポールにおける反射板１１の設定位置が変化する蓋然性が極めて高い。その様な実情に鑑み、反射板１１又は、当該反射板１１の支持部材に、鉛直測距器２３を下向きに固定し、反射板１１の標石１表面に対する相対高を正確に測定すべき要請がある。

前記鉛直測距器２３は、例えば、レーザ光源又は超音波音源等（投光部）と、反射波解析手段（受光部）と、測距出力手段で構成する。
標石１の表面を反射点として設定し、スイッチ等の操作により投光部から標石１の表面へ向けてレーザ光線２４や超音波（以下光線等と記す）を発射し、当該レーザ光線２４が標石１の表面で反射して返ってくるまでの時間や、標石１の表面で反射して返ってきた光線等の位相差を利用して、前記受光部により距離を計測する。

測距出力手段は、受光部における演算により導いた測距結果を出力するものであって、その出力形態には、反射板１１の向きに望遠可能な数値として発光表示する形態や、無線通信手段により無線信号に乗せてトータルステーションの通信手段、又はそれに付属する通信装置へ送信する形態のいずれか、又は双方を具備する形態が挙げられる。

尚、前記指標ポールは、発光手段５及び方向維持手段６を指標部３の内部に固定しても良いし、指標部３の上部に別途容器を設けて設置しても良い。その際、発光手段５は、鉛直方向下向きに照射する構成でも良いし、単数又は複数の光源と当該光源から上下鉛直方向に照射し得る光学系を付設する等して上下双方へ照射する形態を採っても良い。

また、測量位置を地球規模で検出すべく人工衛星からの信号を受け当該指標ポールの位置情報を読み取るＧＰＳ受信手段と、対外的に多角点位置情報の授受を行う通信手段を備える構成としても良い。
ＧＰＳ受信手段は、当該指標ポールの頭部に設定したＧＰＳアンテナを介して位置データ等を取得し当該指標ポールが設定された位置の位置情報を導いてメモリに記録し通信手段へ出力できるものであれば良い。

１ 標石，
２ 石突き部，３ 指標部，
４ 可視光線（レーザ光線），５ 発光手段（レーザ発光器），６ 方向維持手段，
７ ポール状容器，８ 蛍光材，９ センサ，１０ 鉛直検出手段，１１ 反射板，
１２ レーザ光源，１３ 駆動回路，１４ 光学系機構，１５ 電源，
１６ 基台，１７ 支持フレーム，１８ 支持ピン，１９ 支持リング，２０ 支軸，
２１ 球状ホルダ，２２ 液体，
２３ 鉛直測距器，２４ レーザ光線，２５ 重錘体，２６ 中空部，

Claims (6)

1. 標石（１）に接する石突き部（２）と、測量の指標を与える指標部（３）からなり、
   測量の指標となる可視光線（４）を照射する発光手段（５）、及び当該発光手段（５）の照射方向を鉛直方向に規制する方向維持手段（６）を備え、
   前記指標部（３）又は発光手段（５）に、前記可視光線（４）を望遠可能とする可視化支援手段を備えることを特徴とする指標ポール。
2. 前記発光手段（５）に、可視光線（４）を間欠的に出力させるパターン調整手段、又は可視光線（４）の出力を定期的又はランダムに変化させる出力調整手段からなる可視化支援手段を設けたことを特徴とする前記請求項１に記載の指標ポール。
3. 指標部（３）は、透光性を有するポール状容器（７）に可視化支援手段として透光性を有する蛍光材（８）を充填してなることを特徴とする前記請求項１又は請求項２のいずれかに記載の指標ポール。
4. 指標部（３）は、透光性を有するポール状容器（７）に可視化支援手段として可視光線（４）と略等しい均一な断面積の直線的な中空部を穿設してなることを特徴とする前記請求項１又は請求項２のいずれかに記載の指標ポール。
5. 前記発光手段（５）としてレーザ発光器を用いたことを特徴とする前記請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の指標ポール。
6. 前記指標部（３）の上端部に、発光手段（５）が照射した可視光線（４）の到達を検出するセンサ（９）と、可視光線（４）の軌跡が当該センサ（９）の検出領域にある場合、又は検出領域から外れた場合のいずれかにおいてアラーム信号を出力する鉛直検出手段（１０）を備えることを特徴とする前記請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の指標ポール。

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