JP5937821B2 - Surveying instrument - Google Patents

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本発明は、観察光学系がズーム機能を具備した測量機に関するものである。   The present invention relates to a surveying instrument in which an observation optical system has a zoom function.

測量機、例えばトータルステーション等で用いられている視準望遠鏡は倍率が30倍程度と高倍率であり、最初から視準望遠鏡で測定点を視準することが難しいという問題があった。従って、従来、最初は目視、或は照準器を用いて測定点を視準し、次に視準望遠鏡により測定点を視準することが行われている。ところが、目視、照準器と視準望遠鏡とでは、倍率が大きく異なるので、目視、照準器で測定点を視準したとしても、視準望遠鏡の視野に測定点を捉えるのは容易ではなかった。   The collimating telescope used in surveying instruments such as a total station has a high magnification of about 30 times, and there is a problem that it is difficult to collimate the measurement point with the collimating telescope from the beginning. Therefore, conventionally, the measurement point is collimated first by visual observation or by using an sight, and then the measurement point is collimated by a collimating telescope. However, since the magnification greatly differs between the visual and sighting device and the collimating telescope, even if the measuring point is collimated with the visual and sighting device, it is not easy to capture the measuring point in the visual field of the collimating telescope.

又、望遠鏡にズーム機能を備えることで、望遠鏡で測定点を観察した状態で、倍率を変えることが可能であるが、ズーム機構はその構造から光軸の安定性が悪く、視準位置を保つことが難しく、測量機、特にトータルステーションには用いられていなかった。   In addition, it is possible to change the magnification by observing the measurement point with the telescope by providing the zoom function in the telescope, but the zoom mechanism has poor optical axis stability due to its structure and maintains the collimation position. It was difficult to use and was not used in surveying instruments, especially total stations.

特開2003−130644号公報JP 2003-130644 A

本発明は斯かる実情に鑑み、観察光学系にズーム機能を設けることを可能とした測量機を提供するものである。   In view of such circumstances, the present invention provides a surveying instrument capable of providing a zoom function in an observation optical system.

本発明は、デジタル画像信号を出力するイメージセンサとズーム光学系とを有する観察光学系と、基準パターンを無限遠の状態で前記観察光学系に入射させ前記イメージセンサに結像する基準パターン投影光学系と、前記観察光学系と前記基準パターン投影光学系とを一体として水平、鉛直の2方向に回転可能な回転機構と、該回転機構の2方向の回転の水平角、鉛直角を検出する水平角度検出器、鉛直角度検出器と、演算制御部とを有し、該演算制御部は前記水平角度検出器、前記鉛直角度検出器の検出結果と、前記イメージセンサ上での基準パターンと前記観察光学系の視準点との差違とに基づき該視準点の水平角、鉛直角を測定する測量機に係るものである。   The present invention relates to an observation optical system having an image sensor that outputs a digital image signal and a zoom optical system, and a reference pattern projection optical that makes a reference pattern incident on the observation optical system in an infinite state and forms an image on the image sensor. System, the observation optical system, and the reference pattern projection optical system as a whole, a rotation mechanism that can rotate in two horizontal and vertical directions, and a horizontal angle that detects the horizontal and vertical angles of the two rotations of the rotation mechanism. An angle detector, a vertical angle detector, and a calculation control unit, the calculation control unit detecting the horizontal angle detector, the vertical angle detector, the reference pattern on the image sensor, and the observation The present invention relates to a surveying instrument that measures a horizontal angle and a vertical angle of a collimation point based on a difference from a collimation point of an optical system.

又本発明は、前記観察光学系の光軸と平行な測距光軸を有する光波距離計を更に具備し、測定対象物の測定点の測距を行う測量機に係るものである。   The present invention also relates to a surveying instrument that further includes a lightwave distance meter having a distance measuring optical axis parallel to the optical axis of the observation optical system, and measures the distance of the measurement point of the measurement object.

又本発明は、前記測距光軸上に設けられ、測距光軸の偏向を微調整する微調整機構を更に具備し、測距の測定点と前記観察光学系の測定点とを合致させる様構成した測量機に係るものである。   The present invention further includes a fine adjustment mechanism that is provided on the distance measuring optical axis and finely adjusts the deflection of the distance measuring optical axis so as to match the distance measuring point with the measuring point of the observation optical system. This relates to a surveying instrument configured in the same manner.

又本発明は、前記基準パターンは直交する線で構成される格子であり、前記イメージセンサに投影された前記格子の線間隔を測定することでズーム倍率を演算する測量機に係るものである。   The present invention also relates to a surveying instrument that calculates a zoom magnification by measuring a line interval of the grid projected on the image sensor, wherein the reference pattern is a grid composed of orthogonal lines.

又本発明は、前記基準パターンは直交する線で構成される格子であり、前記イメージセンサに投影された前記格子を測定することで画像の歪曲を演算し、演算結果に基づき測定結果を補正する測量機に係るものである。   According to the invention, the reference pattern is a grid composed of orthogonal lines, and the distortion of the image is calculated by measuring the grid projected on the image sensor, and the measurement result is corrected based on the calculation result. It relates to surveying instruments.

又本発明は、前記観察光学系は、市販のデジタルカメラである測量機に係るものである。   According to the present invention, the observation optical system relates to a surveying instrument which is a commercially available digital camera.

本発明によれば、デジタル画像信号を出力するイメージセンサとズーム光学系とを有する観察光学系と、基準パターンを無限遠の状態で前記観察光学系に入射させ前記イメージセンサに結像する基準パターン投影光学系と、前記観察光学系と前記基準パターン投影光学系とを一体として水平、鉛直の2方向に回転可能な回転機構と、該回転機構の2方向の回転の水平角、鉛直角を検出する水平角度検出器、鉛直角度検出器と、演算制御部とを有し、該演算制御部は前記水平角度検出器、前記鉛直角度検出器の検出結果と、前記イメージセンサ上での基準パターンと前記観察光学系の視準点との差違とに基づき該視準点の水平角、鉛直角を測定するので、ズーム光学系により倍率を変更し、視準が容易となると共に前記観察光学系の光軸がブレた場合でも、ブレ分を含んだ正確な測角を実行できる。   According to the present invention, an observation optical system having an image sensor that outputs a digital image signal and a zoom optical system, and a reference pattern that is incident on the observation optical system at an infinite state and forms an image on the image sensor The projection optical system, the observation optical system, and the reference pattern projection optical system are integrated to rotate in two horizontal and vertical directions, and the horizontal and vertical angles of rotation in the two directions of the rotation mechanism are detected. A horizontal angle detector, a vertical angle detector, and a calculation control unit. The calculation control unit includes a detection result of the horizontal angle detector, the vertical angle detector, and a reference pattern on the image sensor. Since the horizontal angle and vertical angle of the collimation point are measured based on the difference from the collimation point of the observation optical system, the magnification is changed by the zoom optical system, collimation is facilitated, and the observation optical system The optical axis is blurred Even if you can run the exact angle measurement that includes a shake amount.

又本発明によれば、前記観察光学系の光軸と平行な測距光軸を有する光波距離計を更に具備し、測定対象物の測定点の測距を行うので、ズーム機能を具備した簡便なトータルステーションを構成することができる。   In addition, according to the present invention, the optical distance meter having a distance measuring optical axis parallel to the optical axis of the observation optical system is further provided to measure the distance of the measurement point of the measurement object. A total station can be configured.

又本発明によれば、前記測距光軸上に設けられ、測距光軸の偏向を微調整する微調整機構を更に具備し、測距の測定点と前記観察光学系の測定点とを合致させる様構成したので、測距測角を精度よく実行できる。   According to the present invention, there is further provided a fine adjustment mechanism that is provided on the distance measuring optical axis and finely adjusts the deflection of the distance measuring optical axis, and includes a distance measuring point and a measuring point of the observation optical system. Since it is configured to match, distance measurement can be performed with high accuracy.

又本発明によれば、前記基準パターンは直交する線で構成される格子であり、前記イメージセンサに投影された前記格子の線間隔を測定することでズーム倍率を演算するので、倍率を加味した正確な測定が行える。   According to the present invention, the reference pattern is a grid composed of orthogonal lines, and the zoom magnification is calculated by measuring the line spacing of the grid projected on the image sensor. Accurate measurement can be performed.

又本発明によれば、前記基準パターンは直交する線で構成される格子であり、前記イメージセンサに投影された前記格子を測定することで画像の歪曲を演算し、演算結果に基づき測定結果を補正するので、正確な測定が行える。   According to the invention, the reference pattern is a grid composed of orthogonal lines, and the distortion of the image is calculated by measuring the grid projected on the image sensor, and the measurement result is calculated based on the calculation result. Because it corrects, accurate measurement can be performed.

又本発明によれば、前記観察光学系は、市販のデジタルカメラであるので、安価に且つ簡便に測量機を構成できるという優れた効果を発揮する。   Further, according to the present invention, since the observation optical system is a commercially available digital camera, it exhibits an excellent effect that a surveying instrument can be configured inexpensively and simply.

本発明の第1の実施例に係る測量機の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a surveying instrument according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施例に用いられる基準線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reference line used for a 1st Example. (A)〜(C)は第1の実施例の観察光学系でズームした場合の画像の変化、画像中の測定点の状態を示す説明図である。(A)-(C) are explanatory drawings which show the change of the image at the time of zooming with the observation optical system of a 1st Example, and the state of the measurement point in an image. ズームした場合の基準パターンが歪曲した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state in which the reference pattern at the time of zooming was distorted. 第2の実施例の光学系を示す概略図である。It is the schematic which shows the optical system of a 2nd Example. 第3の実施例の正面図である。It is a front view of the 3rd example. 同前側面図である。It is the same front side view. (A)は第3の実施例に用いられる鉛直角度検出器の断面図、(B)は回転軸が傾斜した場合の説明図である。(A) is sectional drawing of the vertical angle detector used for a 3rd Example, (B) is explanatory drawing when a rotating shaft inclines. 前記鉛直角度検出器に用いられる角度検出パターンの1例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the angle detection pattern used for the said vertical angle detector. 第4の実施例の正面図である。It is a front view of the 4th example. 第4の実施例に於ける、光波距離計、基準パターン投影光学系を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the light wave distance meter and the reference | standard pattern projection optical system in a 4th Example.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施例に係る測量機の基本構成を示している。又、図1中、1は観察光学系、2は光波距離計(EDM:Electro-Optical Distance Measurement)を示している。   FIG. 1 shows the basic configuration of a surveying instrument according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an observation optical system, and 2 denotes an optical distance meter (EDM: Electro-Optical Distance Measurement).

前記観察光学系1は観察光軸3を有し、前記光波距離計2は測距光軸4を有し、前記観察光学系1と前記光波距離計2とは、前記観察光軸3と前記測距光軸4とが平行であり、既知の間隔で設置されている。又、前記観察光学系1と前記光波距離計2とは機械的に一体化され測定部10を構成し、該測定部10は回転機構5により水平方向及び鉛直方向の2方向に回転可能に支持されている。   The observation optical system 1 has an observation optical axis 3, the lightwave distance meter 2 has a distance measurement optical axis 4, and the observation optical system 1 and the lightwave distance meter 2 are the observation optical axis 3 and the The distance measuring optical axis 4 is parallel and is installed at a known interval. The observation optical system 1 and the light wave rangefinder 2 are mechanically integrated to form a measuring unit 10, and the measuring unit 10 is supported by a rotating mechanism 5 so as to be rotatable in two directions, a horizontal direction and a vertical direction. Has been.

前記観察光学系1は、前記観察光軸3上に対物レンズ6、ズーム光学系7、イメージセンサ8を有し、該イメージセンサ8は前記ズーム光学系7の焦点位置に設けられている。   The observation optical system 1 has an objective lens 6, a zoom optical system 7, and an image sensor 8 on the observation optical axis 3, and the image sensor 8 is provided at a focal position of the zoom optical system 7.

前記イメージセンサ8は、多数の画素の集合体で構成されたCCD、CMOSセンサ等が用いられ、各画素は受光信号を発すると共に発せられる信号に基づき前記イメージセンサ8での位置が特定できる様になっている。   The image sensor 8 is a CCD, CMOS sensor, or the like, which is composed of an assembly of a large number of pixels. Each pixel emits a light reception signal and the position of the image sensor 8 can be specified based on the emitted signal. It has become.

該イメージセンサ8からの出力信号は、前記画素からの出力信号の集合であり、デジタル画像信号として演算制御部9に出力される。   The output signal from the image sensor 8 is a set of output signals from the pixels, and is output to the arithmetic control unit 9 as a digital image signal.

前記観察光軸3上で前記対物レンズ6に関し、物側に光路分割光学部材、例えばハーフミラー12が配設されている。前記観察光軸3は前記ハーフミラー12を透過し、該ハーフミラー12の反射光軸3a上に集光レンズ13が配設され、該集光レンズ13の焦点位置に基準パターン14が配設されている。   An optical path dividing optical member such as a half mirror 12 is disposed on the object side with respect to the objective lens 6 on the observation optical axis 3. The observation optical axis 3 is transmitted through the half mirror 12, a condenser lens 13 is disposed on the reflection optical axis 3 a of the half mirror 12, and a reference pattern 14 is disposed at the focal position of the condenser lens 13. ing.

該基準パターン14は、基準位置、倍率及び像の歪みが検出できる構成(図形)となっており、例えば図2に示される様に直交する縦横の線で構成された格子であり、該基準パターン14は中心で直交する太線の基準線17が設けられ、更に前記基準パターン14は中心部に、格子の升目が周囲の升目に対し所定倍率小さく設定された(図示では一辺が1/2倍)細密パターン14aを有している。   The reference pattern 14 has a configuration (figure) that can detect a reference position, magnification, and image distortion. For example, the reference pattern 14 is a lattice formed of vertical and horizontal lines orthogonal to each other as shown in FIG. Reference numeral 14 is provided with a thick reference line 17 orthogonal to the center, and the reference pattern 14 is set at the center, with the grid cell set smaller than the surrounding cell by a predetermined magnification (in the figure, one side is ½ times). A fine pattern 14a is provided.

前記反射光軸3aを前記回転機構5の回転軸(水平回転軸及び鉛直回転軸)(図示せず)に対して機械的に位置が変化しないとしておけば(既知の関係に固定)、前記イメージセンサ8上での前記基準パターン14の位置は、測量機の機械的な位置、姿勢を反映する。ここで、前記ハーフミラー12、前記集光レンズ13、前記基準パターン14は、該基準パターン14を前記観察光学系1に無限遠の状態で投影する基準パターン投影光学系18を構成する。   If the position of the reflected light axis 3a is not mechanically changed with respect to the rotation axis (horizontal rotation axis and vertical rotation axis) (not shown) of the rotation mechanism 5 (fixed to a known relationship), the image The position of the reference pattern 14 on the sensor 8 reflects the mechanical position and orientation of the surveying instrument. Here, the half mirror 12, the condenser lens 13, and the reference pattern 14 constitute a reference pattern projection optical system 18 that projects the reference pattern 14 onto the observation optical system 1 at infinity.

前記回転機構5は、水平回転軸、鉛直回転軸それぞれについて水平角度検出器15、鉛直角度検出器16を具備しており、前記水平角度検出器15、前記鉛直角度検出器16は、前記測定部10の水平回転角、鉛直回転角をそれぞれ検出する様になっている。   The rotation mechanism 5 includes a horizontal angle detector 15 and a vertical angle detector 16 for each of a horizontal rotation axis and a vertical rotation axis, and the horizontal angle detector 15 and the vertical angle detector 16 are respectively connected to the measurement unit. Ten horizontal rotation angles and vertical rotation angles are detected.

前記光波距離計2は、測距光を前記測距光軸4上に射出し、測定対象物からの反射光を受光し、受光結果に基づき測距光が照射した点(測定点)迄の距離を測定する。尚、測距光は可視光、不可視光のいずれでもよいが、可視光とすると、測定中の測定点を目視或は画像上で確認できる。   The light wave distance meter 2 emits distance measuring light onto the distance measuring optical axis 4, receives reflected light from the object to be measured, and reaches the point (measurement point) irradiated with distance measuring light based on the light reception result. Measure distance. The distance measuring light may be either visible light or invisible light, but if it is visible light, the measurement point being measured can be confirmed visually or on an image.

前記演算制御部9は表示部11に前記イメージセンサ8が撮像した画像を表示する様になっている。又、前記演算制御部9は前記イメージセンサ8からの画像信号を処理して前記基準パターン14を抽出する。該基準パターン14を抽出する方法の1つとしては、前記基準パターン14無しの画像を取得し、次に基準パターン14有りの画像を取得し、両画像の差をとることで前記基準パターン14が抽出できる。   The arithmetic control unit 9 displays an image captured by the image sensor 8 on the display unit 11. The arithmetic control unit 9 processes the image signal from the image sensor 8 and extracts the reference pattern 14. One method for extracting the reference pattern 14 is to acquire an image without the reference pattern 14, then acquire an image with the reference pattern 14, and take the difference between the two images to obtain the reference pattern 14. Can be extracted.

又、前記演算制御部9は、前記水平角度検出器15、前記鉛直角度検出器16からの検出信号、及び前記ハーフミラー12、前記イメージセンサ8からの画像信号を基に測定点の水平角、鉛直角を演算する。   The arithmetic control unit 9 is configured to detect the horizontal angle of the measurement point based on the detection signal from the horizontal angle detector 15 and the vertical angle detector 16 and the image signal from the half mirror 12 and the image sensor 8. Calculate the vertical angle.

上記構成の測量機の作用について説明する。   The operation of the surveying instrument having the above configuration will be described.

前記基準パターン14は前記集光レンズ13の焦点に位置しているので、前記基準パターン14からの光は前記集光レンズ13を透過することで平行光となり、前記イメージセンサ8上に結像される。前記観察光軸3と前記反射光軸3aとが完全に一致している状態では、前記基準パターン14の中心は前記イメージセンサ8の中心に合致する。又、前記基準パターン14は前記ズーム光学系7の倍率に応じて投影され、前記基準パターン14上の点の位置(座標)は、前記ズーム光学系7の倍率に応じた位置に特定される。   Since the reference pattern 14 is located at the focal point of the condenser lens 13, the light from the reference pattern 14 passes through the condenser lens 13 to become parallel light and is imaged on the image sensor 8. The In a state where the observation optical axis 3 and the reflection optical axis 3a completely coincide with each other, the center of the reference pattern 14 coincides with the center of the image sensor 8. The reference pattern 14 is projected according to the magnification of the zoom optical system 7, and the position (coordinates) of the point on the reference pattern 14 is specified at a position corresponding to the magnification of the zoom optical system 7.

又、前記観察光軸3が前記反射光軸3aに対して傾斜した場合は、前記イメージセンサ8には前記基準パターン14が前記観察光軸3の傾斜角分だけ変位して投影される。更に、前記反射光軸3aは前記回転機構5の回転軸(水平回転軸及び鉛直回転軸)に対して既知の関係に固定されているので、前記イメージセンサ8上での前記基準パターン14の変位を検出すれば、前記観察光軸3の傾きを検出することができる。   When the observation optical axis 3 is inclined with respect to the reflected optical axis 3a, the reference pattern 14 is projected on the image sensor 8 while being displaced by the inclination angle of the observation optical axis 3. Further, since the reflected light axis 3a is fixed in a known relationship with respect to the rotation axes (horizontal rotation axis and vertical rotation axis) of the rotation mechanism 5, the displacement of the reference pattern 14 on the image sensor 8 is increased. , The inclination of the observation optical axis 3 can be detected.

更に、図3(A)〜図3(C)を参照して、前記観察光学系1でズームした場合の画像の変化、画像中の測定点の状態、更に該観察光学系1で水平角、鉛直角を測定する場合を説明する。   Further, referring to FIGS. 3A to 3C, the change of the image when zoomed with the observation optical system 1, the state of the measurement point in the image, the horizontal angle with the observation optical system 1, A case where the vertical angle is measured will be described.

前記観察光学系1でズーム倍率を低倍率(例えば2倍)とした状態で、前記観察光軸3を測定対象物の測定点に向け、測定対象物を含む広角の画像を前記表示部11に表示させる(図3(A)参照)。   In the state where the zoom magnification is set to a low magnification (for example, 2 times) in the observation optical system 1, the observation optical axis 3 is directed to the measurement point of the measurement object, and a wide-angle image including the measurement object is displayed on the display unit 11. It is displayed (see FIG. 3A).

該表示部11には、前記イメージセンサ8が撮像した画像が表示されると共に該画像に前記基準パターン14が重合された状態で表示される。該基準パターン14は判別し易くする為、色を背景と異なる色とし、更に点滅させてもよい。又、前記基準パターン14の中心(前記基準線17が交差した点)が測定点を示す。   An image captured by the image sensor 8 is displayed on the display unit 11 and the reference pattern 14 is superimposed on the image. In order to make the reference pattern 14 easy to discriminate, the color may be different from the background and may be blinked. The center of the reference pattern 14 (the point where the reference line 17 intersects) indicates the measurement point.

前記基準パターン14の中心を測定点に合わせ、即ち測定点が画像の中心となる様に、前記回転機構5により前記測定部10の向き、即ち、前記観察光軸3の向きを調整する。該観察光軸3の向きは、前記水平角度検出器15、前記鉛直角度検出器16によって測定される。   The rotation mechanism 5 adjusts the direction of the measurement unit 10, that is, the direction of the observation optical axis 3 so that the center of the reference pattern 14 is aligned with the measurement point, that is, the measurement point is the center of the image. The direction of the observation optical axis 3 is measured by the horizontal angle detector 15 and the vertical angle detector 16.

前記ズーム光学系7によりズーム倍率を段階的に、或は連続的に上げることで、容易に測定対象が観察できる様にする(図3(B)、図3(C)参照)。更に画像上には、基準パターン線の他に、測定点を指定する為の測定指標19が表示される。この測定指標19は外部からの操作により画面上の所望の位置に表示させることができる。   By increasing the zoom magnification stepwise or continuously by the zoom optical system 7, the object to be measured can be easily observed (see FIGS. 3B and 3C). In addition to the reference pattern line, a measurement index 19 for designating a measurement point is displayed on the image. The measurement index 19 can be displayed at a desired position on the screen by an external operation.

前記ズーム光学系7によりズーム倍率を上げることで、観察像上の写込む基準パターンも観察像と一体になって拡大される。この時、前記観察光軸3のブレが生じても、観察像と基準パターンが一体となってブレるので、観察像と観察像上の基準パターンの関係には影響しない。従って基準パターンを基準に測定指標19を画像上で測定することで、水平及び鉛直を補正されることとなり、ブレによる測定誤差を除くことができる。   By increasing the zoom magnification by the zoom optical system 7, the reference pattern to be copied on the observation image is enlarged together with the observation image. At this time, even if the observation optical axis 3 is shaken, the observation image and the reference pattern are integrally shaken, and therefore, the relationship between the observation image and the reference pattern on the observation image is not affected. Therefore, by measuring the measurement index 19 on the image based on the reference pattern, the horizontal and vertical directions are corrected, and measurement errors due to blurring can be eliminated.

尚、一般的に光学系には、図4に示される様に、レンズディストーションにより画像に歪曲があり、計測には補正が必要である。この場合、前記基準パターン14を構成する格子の縦線、横線を前記イメージセンサ8で測定することで、縦線、横線の歪曲の状態が測定でき、測定結果に基づき、測定値を補正することができる。或は、歪曲した線を基準として測定を行う。いずれの場合も、倍率に応じた歪曲を前記基準パターン14によって測定でき、レンズディストーションに影響されない高精度の測定が可能となる。   In general, in an optical system, as shown in FIG. 4, an image is distorted due to lens distortion, and correction is required for measurement. In this case, by measuring the vertical and horizontal lines of the lattice constituting the reference pattern 14 with the image sensor 8, the state of distortion of the vertical and horizontal lines can be measured, and the measurement value is corrected based on the measurement result. Can do. Alternatively, measurement is performed with a distorted line as a reference. In either case, distortion according to the magnification can be measured by the reference pattern 14, and high-precision measurement that is not affected by lens distortion is possible.

測定点の測距は、前記光波距離計2によって実行される。又、測距光を可視光とすることで、測距位置を画像上で確認できる。前記測距光軸4と前記観察光軸3とは平行であり、既知の間隔で離れており、正確には前記測定点を測定していないが、前記測定点と前記光波距離計2の測定位置とのずれは、僅かであり、前記光波距離計2で測定した測距結果を前記測定点の測距距離として実用上差支えない。   Distance measurement of the measurement point is performed by the light wave distance meter 2. Further, by making the ranging light visible, the ranging position can be confirmed on the image. The distance measuring optical axis 4 and the observation optical axis 3 are parallel and are separated by a known distance, and the measurement point is not measured accurately. The deviation from the position is slight, and the distance measurement result measured by the lightwave distance meter 2 can be practically used as the distance measured by the measurement point.

而して、ズーム機能を有し、測定点の視準を容易としたトータルステーションを実現できる。尚、第1の実施例に於いて、前記光波距離計2は市販のハンディタイプのものを装着してもよいし、或は前記光波距離計2を省略して角度を測定する測量機としてもよい。   Thus, a total station having a zoom function and facilitating collimation of the measurement points can be realized. In the first embodiment, the light wave distance meter 2 may be a commercially available handy type or may be a surveying instrument that measures the angle by omitting the light wave distance meter 2. Good.

次に、前記観察光学系1を用いて、計測用パノラマ画像を作成する場合に、前記基準パターン14が利用できる。   Next, when creating a panoramic image for measurement using the observation optical system 1, the reference pattern 14 can be used.

計測用パノラマ画像を作成する場合、撮影の回転中心を中心とした撮像画像が必要であるが、カメラで取得した撮像画像はレンズ主点中心の画像であり、回転中心の画像となっていない。この為、回転中心との関係を求め、別途レンズ主点と回転中心との関係から画像の再構成が必要であった。上記した様に、ズーム機能を用いると、レンズの主点が変化し、レンズ主点と回転中心との関係を特定することができなく、ズーム機能を用いた前記観察光学系1ではパノラマ画像の作成はできなかった。   When creating a panoramic image for measurement, a captured image centered on the rotation center of shooting is required, but the captured image acquired by the camera is an image centered on the lens principal point and is not an image of the rotation center. For this reason, the relationship with the rotation center was obtained, and it was necessary to reconstruct the image separately from the relationship between the lens principal point and the rotation center. As described above, when the zoom function is used, the principal point of the lens changes, and the relationship between the lens principal point and the rotation center cannot be specified. In the observation optical system 1 using the zoom function, a panoramic image can be obtained. Creation was not possible.

本実施例では、基準パターンはズーム機能に関係なく回転中心を中心とした画像であり、基準パターンをスケールとした画像は回転中心を中心とした画像となり、計測用パノラマ画像の作成が容易となる。   In this embodiment, the reference pattern is an image centered on the center of rotation regardless of the zoom function, and the image centered on the reference pattern is an image centered on the center of rotation, making it easy to create a measurement panoramic image. .

図5は第2の実施例に係る測量機の基本構成を示している。   FIG. 5 shows a basic configuration of the surveying instrument according to the second embodiment.

第2の実施例では、測距精度を更に向上させるものである。尚、第2の実施例では、第1の実施例と同等の部分は省略し、光学系のみを示している。   In the second embodiment, the ranging accuracy is further improved. In the second embodiment, the same parts as in the first embodiment are omitted, and only the optical system is shown.

第2の実施例は、測距光軸4の微調整機構21を設けたものである。尚、該微調整機構21の一例としては、一対の楔プリズムから構成され、各プリズムを相対回転させることで前記測距光軸4の偏向を微調整するものが挙げられる。   In the second embodiment, a fine adjustment mechanism 21 for the distance measuring optical axis 4 is provided. An example of the fine adjustment mechanism 21 includes a pair of wedge prisms that finely adjust the deflection of the distance measuring optical axis 4 by relatively rotating the prisms.

該微調整機構21を通過した前記測距光軸4上にハーフミラー22を設置し、該ハーフミラー22に対向してコーナプリズム23を配置し、更に該コーナプリズム23に対向し、該コーナプリズム23を観察光学系1に入射させるミラー24が設けられている。尚、測距光としては可視光が用いられることが好ましい。   A half mirror 22 is installed on the distance measuring optical axis 4 that has passed through the fine adjustment mechanism 21, a corner prism 23 is disposed opposite the half mirror 22, and further opposed to the corner prism 23. A mirror 24 is provided for allowing the light 23 to enter the observation optical system 1. Note that visible light is preferably used as the distance measuring light.

前記光波距離計2から射出された測距光の一部は前記ハーフミラー22によって分割され、分割された一部の測距光はモニタ光25として前記コーナプリズム23に入射し、該コーナプリズム23によって入射光と平行に反射され、前記コーナプリズム23で反射されたモニタ光25は、更に前記ミラー24によって前記測距光軸4と平行に反射され、前記観察光学系1に入射する。又、該観察光学系1に入射した前記モニタ光25は前記イメージセンサ8によって受光される。   A part of the distance measuring light emitted from the light wave distance meter 2 is divided by the half mirror 22, and a part of the divided distance measuring light is incident on the corner prism 23 as monitor light 25, and the corner prism 23 The monitor light 25 reflected in parallel with the incident light by the light beam and reflected by the corner prism 23 is further reflected by the mirror 24 in parallel with the distance measuring optical axis 4 and enters the observation optical system 1. The monitor light 25 incident on the observation optical system 1 is received by the image sensor 8.

前記ハーフミラー22、前記コーナプリズム23、前記ミラー24は、測距光軸モニタ光学系26を構成する。   The half mirror 22, the corner prism 23, and the mirror 24 constitute a distance measuring optical axis monitor optical system 26.

前記微調整機構21によって前記測距光軸4の方向を微調整でき、前記光波距離計2で測定している位置を、前記観察光学系1で測定している位置に合致させることができる。従って、測角している測定点と測距している測定点とを合致させることができ、測定精度を一層向上させることができる。   The direction of the distance measuring optical axis 4 can be finely adjusted by the fine adjustment mechanism 21, and the position measured by the light wave distance meter 2 can be matched with the position measured by the observation optical system 1. Therefore, it is possible to match the measurement point that is measuring the angle with the measurement point that is measuring the distance, and the measurement accuracy can be further improved.

又、前記測距光軸モニタ光学系26は、前記微調整機構21により調整した前記測距光軸4の状態を反映させて前記モニタ光25を前記観察光学系1に入射させるので、前記イメージセンサ8が前記モニタ光25を受光することによって、測距光の照射位置(測定点)を画像上で求めることができる。   The distance measuring optical axis monitor optical system 26 reflects the state of the distance measuring optical axis 4 adjusted by the fine adjustment mechanism 21 so that the monitor light 25 is incident on the observation optical system 1. When the sensor 8 receives the monitor light 25, the irradiation position (measurement point) of the distance measuring light can be obtained on the image.

図6、図7は、第3の実施例を示している。第3の実施例ではズーム光学系を有する観察光学系として、市販のデジタルカメラを用い、トランシットを構成したものである。   6 and 7 show a third embodiment. In the third embodiment, a transit is constructed using a commercially available digital camera as an observation optical system having a zoom optical system.

尚、図6、図7中で、図1中に示したものと同等のものには同符号を付しその説明を省略する。   6 and 7, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

3脚31の上端に整準部32が設けられ、該整準部32に水平回転軸33を介して回転基台34が回転可能に設けられている。前記整準部32は、前記水平回転軸33の軸心を鉛直に整準する整準機構(図示せず)を有している。前記回転基台34内部には、水平回転駆動部(図示せず)が収納され、該水平回転駆動部により前記水平回転軸33を中心に前記回転基台34が回転される様になっている。   A leveling portion 32 is provided at the upper end of the tripod 31, and a rotation base 34 is rotatably provided on the leveling portion 32 via a horizontal rotation shaft 33. The leveling unit 32 has a leveling mechanism (not shown) that levels the axis of the horizontal rotating shaft 33 vertically. A horizontal rotation drive unit (not shown) is accommodated in the rotation base 34, and the rotation base 34 is rotated around the horizontal rotation shaft 33 by the horizontal rotation drive unit. .

前記回転基台34には架台35が垂直に設けられている。該架台35には水平方向に延出する鉛直回転台37が設けられ、該鉛直回転台37は水平な軸心を有する鉛直回転軸36を介して回転可能となっている。前記架台35には鉛直回転駆動部(図示せず)が収納され、該鉛直回転駆動部によって前記鉛直回転台37が前記鉛直回転軸36を中心に鉛直方向に回転される様になっている。   A platform 35 is vertically provided on the rotation base 34. The gantry 35 is provided with a vertical rotation table 37 extending in the horizontal direction, and the vertical rotation table 37 is rotatable via a vertical rotation shaft 36 having a horizontal axis. The gantry 35 accommodates a vertical rotation drive unit (not shown), and the vertical rotation drive unit rotates the vertical rotation table 37 about the vertical rotation shaft 36 in the vertical direction.

前記鉛直回転台37にはデジタルカメラ38が装着され、該デジタルカメラ38はズーム機構を具備している。又該デジタルカメラ38は観察光軸3を有し、該観察光軸3は前記鉛直回転台37の回転により、鉛直方向に回転する様になっている。尚、前記観察光軸3は前記水平回転軸33の軸心と交差し、前記水平回転軸33の軸心を含む鉛直面内を回転する様に構成されている。   A digital camera 38 is mounted on the vertical turntable 37, and the digital camera 38 has a zoom mechanism. The digital camera 38 has an observation optical axis 3, and the observation optical axis 3 is rotated in the vertical direction by the rotation of the vertical turntable 37. The observation optical axis 3 intersects with the axis of the horizontal rotation axis 33 and is configured to rotate in a vertical plane including the axis of the horizontal rotation axis 33.

前記観察光軸3に対して基準パターン投影光学系18が設けられている。該基準パターン投影光学系18は上記した様に反射光軸3aを有し(図1参照)、該反射光軸3aは前記水平回転軸33の軸心、前記鉛直回転軸36の軸心に対して機械的に固定した関係を有しており、前記水平回転軸33の回転量は、前記反射光軸3aの水平回転角に合致し、前記鉛直回転軸36の回転量は前記反射光軸3aの鉛直回転角に合致する様になっている。   A reference pattern projection optical system 18 is provided for the observation optical axis 3. The reference pattern projection optical system 18 has the reflection optical axis 3a as described above (see FIG. 1), and the reflection optical axis 3a is relative to the axis of the horizontal rotation axis 33 and the axis of the vertical rotation axis 36. The rotation amount of the horizontal rotation shaft 33 matches the horizontal rotation angle of the reflected light axis 3a, and the rotation amount of the vertical rotation shaft 36 is equal to the reflected light axis 3a. It matches the vertical rotation angle.

前記水平回転軸33及び前記鉛直回転軸36に関して、水平角度検出器15、鉛直角度検出器16が設けられ、前記水平角度検出器15、前記鉛直角度検出器16によって前記水平回転軸33、前記鉛直回転軸36の回転角が検出される様になっている。前記水平角度検出器15、前記鉛直角度検出器16は一般的なエンコーダが用いられてもよいが、本実施例では前記水平回転軸33及び前記鉛直回転軸36に内蔵される角度検出器が用いられる。   A horizontal angle detector 15 and a vertical angle detector 16 are provided for the horizontal rotation shaft 33 and the vertical rotation shaft 36, and the horizontal rotation shaft 33 and the vertical angle detector 16 are provided by the horizontal angle detector 15 and the vertical angle detector 16. The rotation angle of the rotation shaft 36 is detected. A general encoder may be used for the horizontal angle detector 15 and the vertical angle detector 16, but in this embodiment, an angle detector built in the horizontal rotation shaft 33 and the vertical rotation shaft 36 is used. It is done.

前記水平角度検出器15と前記鉛直角度検出器16とは同構造であるので、以下は前記鉛直角度検出器16について図8を参照して説明する。   Since the horizontal angle detector 15 and the vertical angle detector 16 have the same structure, the vertical angle detector 16 will be described below with reference to FIG.

前記鉛直回転軸36の端部には、該鉛直回転軸36の軸心と同心に円柱状の軸部空間41が形成され、軸端部は中空構造となっている。該軸端部は軸受42を介して前記架台35に回転自在に支持されており、該架台35には前記軸部空間41と同心に軸受部空間43が形成され、該軸受部空間43と前記軸部空間41とは同一の直径となっている。前記軸部空間41と前記軸受部空間43に鉛直角度検出器16の主要な構成要素が収納される。   A columnar shaft space 41 is formed concentrically with the axis of the vertical rotation shaft 36 at the end of the vertical rotation shaft 36, and the shaft end has a hollow structure. The shaft end is rotatably supported by the gantry 35 via a bearing 42, and a bearing space 43 is formed on the gantry 35 concentrically with the shaft space 41. The shaft portion space 41 has the same diameter. Main components of the vertical angle detector 16 are accommodated in the shaft space 41 and the bearing space 43.

前記軸部空間41に第1集光レンズ44が設けられ、前記軸受部空間43に第2集光レンズ45が設けられる。前記第1集光レンズ44、前記第2集光レンズ45の倍率は、それぞれ1倍であり、同一の焦点距離を有している。   A first condenser lens 44 is provided in the shaft space 41, and a second condenser lens 45 is provided in the bearing space 43. The magnifications of the first condenser lens 44 and the second condenser lens 45 are each 1 and have the same focal length.

前記第1集光レンズ44、前記第2集光レンズ45はそれぞれ光軸46a,46bを有し、該光軸46aは前記鉛直回転軸36の軸心と合致し、前記光軸46bは前記軸受部空間43の軸心と合致している。従って、前記鉛直回転軸36に傾きが無い状態では、前記光軸46aと前記光軸46bとは同一直線上で合致する。   The first condenser lens 44 and the second condenser lens 45 have optical axes 46a and 46b, respectively. The optical axis 46a coincides with the axis of the vertical rotation shaft 36, and the optical axis 46b is the bearing. It coincides with the axis of the partial space 43. Therefore, in a state where the vertical rotation shaft 36 is not inclined, the optical axis 46a and the optical axis 46b coincide on the same straight line.

尚、前記第1集光レンズ44と前記第2集光レンズ45とは、像の歪みが生じない様にする為、同一の特性を有するのが好ましい。   The first condenser lens 44 and the second condenser lens 45 preferably have the same characteristics so as not to cause image distortion.

前記軸部空間41の底部には、角度検出パターン47が設けられ、該角度検出パターン47は前記第1集光レンズ44の焦点位置に位置している。又、前記軸受部空間43には軸部イメージセンサ48が設けられ、該軸部イメージセンサ48は前記第2集光レンズ45の焦点位置に位置している。   An angle detection pattern 47 is provided at the bottom of the shaft space 41, and the angle detection pattern 47 is located at the focal position of the first condenser lens 44. A shaft image sensor 48 is provided in the bearing space 43, and the shaft image sensor 48 is located at the focal position of the second condenser lens 45.

前記軸受部空間43、前記軸部空間41の適宜箇所には前記角度検出パターン47を照明する為の発光部が設けられる。図示では、一例として、前記軸部空間41の底部に設けられ前記角度検出パターン47の周囲を取囲むリング状の発光部49を示している。   Light emitting portions for illuminating the angle detection pattern 47 are provided at appropriate locations in the bearing space 43 and the shaft space 41. In the drawing, as an example, a ring-shaped light emitting portion 49 provided at the bottom of the shaft space 41 and surrounding the angle detection pattern 47 is shown.

前記軸部イメージセンサ48としては、画素の集合体であるCCD、或はCMOSセンサ等が用いられ、各画素は前記軸部イメージセンサ48上で位置が特定できる様になっている。又、該軸部イメージセンサ48からの受光信号は、信号処理部51に入力され、該信号処理部51は受光信号に基づき回転角、前記鉛直回転軸36の傾斜(傾斜角)を測定する様に構成されている。   As the shaft image sensor 48, a CCD or CMOS sensor, which is an aggregate of pixels, is used, and the position of each pixel can be specified on the shaft image sensor 48. The light reception signal from the shaft image sensor 48 is input to the signal processing unit 51. The signal processing unit 51 measures the rotation angle and the inclination (tilt angle) of the vertical rotation shaft 36 based on the light reception signal. It is configured.

図9は、前記角度検出パターン47の一例を示している。   FIG. 9 shows an example of the angle detection pattern 47.

該角度検出パターン47の基本形状は円であり、該角度検出パターン47の中心は前記第1集光レンズ44の光軸、即ち前記光軸46aに合致する。   The basic shape of the angle detection pattern 47 is a circle, and the center of the angle detection pattern 47 coincides with the optical axis of the first condenser lens 44, that is, the optical axis 46a.

前記角度検出パターン47は、中心部に芯出し用の円パターン53、該円パターン53の周囲に配設された基準パターン54から構成されている。前記円パターン53は所定の線幅で描かれた真円である。   The angle detection pattern 47 includes a centering circular pattern 53 at the center and a reference pattern 54 disposed around the circular pattern 53. The circle pattern 53 is a perfect circle drawn with a predetermined line width.

前記基準パターン54は、半径方向に延びる線分55が所定角度ピッチで全周に配置された構成であり、前記線分55によってリング状のトラックが形成される。該線分55の内、所定の複数位置の線分55aは太くなっている。前記線分55の内端及び外端は、それぞれ前記円パターン53と同心の円周上に位置する様になっている。又、前記線分55aは、図示される様に、円周を等分した位置には設けられてなく、前記線分55aの位置を検出することで、前記基準パターン54の回転角を検出できる様になっている。   The reference pattern 54 has a configuration in which line segments 55 extending in the radial direction are arranged on the entire circumference at a predetermined angular pitch, and a ring-shaped track is formed by the line segments 55. Among the line segments 55, line segments 55a at predetermined plural positions are thick. The inner end and the outer end of the line segment 55 are positioned on the circumference concentric with the circular pattern 53, respectively. Further, as shown in the figure, the line segment 55a is not provided at a position where the circumference is equally divided, and the rotation angle of the reference pattern 54 can be detected by detecting the position of the line segment 55a. It is like.

以下、上記した鉛直角度検出器16の作用について説明する。   Hereinafter, the operation of the above-described vertical angle detector 16 will be described.

前記角度検出パターン47は、前記第1集光レンズ44、前記第2集光レンズ45の作用によって前記軸部イメージセンサ48に1:1の関係で投影され、該軸部イメージセンサ48は受光した前記角度検出パターン47に対応した信号を発する。   The angle detection pattern 47 is projected in a 1: 1 relationship on the shaft image sensor 48 by the action of the first condenser lens 44 and the second condenser lens 45, and the shaft image sensor 48 receives light. A signal corresponding to the angle detection pattern 47 is generated.

前記鉛直回転軸36が回転すると、該鉛直回転軸36と一体に前記角度検出パターン47が回転し、回転した角度検出パターン47像が前記軸部イメージセンサ48に投影される。該軸部イメージセンサ48は各画素毎に受光信号を発するので、例えば、前記線分55aが移動すると、該線分55aを受光している画素の位置が変化する。従って、前記軸部イメージセンサ48からの信号に基づき前記線分55aを受光している画素の位置変化を検出することで、前記鉛直回転軸36の前記架台35に対する回転角を検出することができる。   When the vertical rotation shaft 36 rotates, the angle detection pattern 47 rotates integrally with the vertical rotation shaft 36, and the rotated angle detection pattern 47 image is projected on the shaft image sensor 48. Since the shaft image sensor 48 emits a light reception signal for each pixel, for example, when the line segment 55a moves, the position of the pixel receiving the line segment 55a changes. Therefore, the rotation angle of the vertical rotation shaft 36 with respect to the gantry 35 can be detected by detecting the change in the position of the pixel receiving the line segment 55a based on the signal from the shaft image sensor 48. .

次に、前記鉛直回転軸36が前記架台35に対して傾斜した場合を図8(B)を参照して説明する。   Next, a case where the vertical rotation shaft 36 is inclined with respect to the mount 35 will be described with reference to FIG.

前記第1集光レンズ44、前記第2集光レンズ45の作用によって、前記第1集光レンズ44に入射する光線は、前記第2集光レンズ45によって該光線と平行に前記軸部イメージセンサ48に投影される。前記第1集光レンズ44の光軸46aが前記第2集光レンズ45の光軸46に対して傾斜すると、前記軸部イメージセンサ48に投影される前記角度検出パターン47像は、前記第1集光レンズ44の光軸46aの傾斜分だけ、傾斜した方向から前記軸部イメージセンサ48に投影される。従って、投影される像は、前記軸部イメージセンサ48上で傾きに対応する分だけ変位する。   Due to the action of the first condenser lens 44 and the second condenser lens 45, a light beam incident on the first condenser lens 44 is parallel to the light beam by the second condenser lens 45 and the shaft image sensor. 48 is projected. When the optical axis 46a of the first condenser lens 44 is inclined with respect to the optical axis 46 of the second condenser lens 45, the angle detection pattern 47 image projected on the shaft image sensor 48 is the first image. The image is projected onto the shaft image sensor 48 from the tilted direction by the tilt of the optical axis 46 a of the condenser lens 44. Therefore, the projected image is displaced on the shaft image sensor 48 by an amount corresponding to the inclination.

ここで、前記軸部イメージセンサ48上でのパターン像の変位量をΔ、前記第1集光レンズ44の光軸46aの傾きをα、前記第2集光レンズ45の焦点をfとすると、tanα=Δ/fとなる。更に、前記円パターン53の中心は、前記角度検出パターン47の中心を示すものであり、前記円パターン53を受光する前記軸部イメージセンサ48の各画素の位置を検出することで、前記円パターン53の中心が求められ、該円パターン53の中心と前記軸部イメージセンサ48の中心との偏差を求めることで、前記変位量Δが求められる。従って、前記軸部イメージセンサ48の受光結果に基づき前記第1集光レンズ44の光軸46aの傾き、即ち、前記鉛直回転軸36の傾斜角を検出することができる。   Here, when the displacement amount of the pattern image on the shaft image sensor 48 is Δ, the inclination of the optical axis 46a of the first condenser lens 44 is α, and the focal point of the second condenser lens 45 is f. tan α = Δ / f. Further, the center of the circle pattern 53 indicates the center of the angle detection pattern 47, and by detecting the position of each pixel of the shaft image sensor 48 that receives the circle pattern 53, the circle pattern 53 is detected. The center of 53 is determined, and the displacement Δ is determined by determining the deviation between the center of the circular pattern 53 and the center of the shaft image sensor 48. Accordingly, the inclination of the optical axis 46 a of the first condenser lens 44, that is, the inclination angle of the vertical rotation shaft 36 can be detected based on the light reception result of the shaft image sensor 48.

前記角度検出パターン47の前記軸部イメージセンサ48上での回転、或は前記角度検出パターン47の中心位置の変位量は、前記軸部イメージセンサ48の画素単位で検出できるので、高精度の測定が可能である。   Since the rotation of the angle detection pattern 47 on the shaft image sensor 48 or the displacement amount of the central position of the angle detection pattern 47 can be detected in units of pixels of the shaft image sensor 48, high-precision measurement is possible. Is possible.

更に、回転角と共に前記鉛直回転軸36の傾斜が検出できる。検出された傾斜に基づき、測定値の補正を行うことで、前記鉛直回転軸36の傾斜の影響を除去した測定結果を得ることができる。従って、前記鉛直回転軸36の回転が誤差を含んだ状態であっても、高精度の角度検出を行える。従って、前記鉛直回転軸36の部品精度、組立てを高精度にしなくてもよく、前記鉛直角度検出器16の製作コストを低減できる。   Further, the inclination of the vertical rotation shaft 36 can be detected together with the rotation angle. By correcting the measurement value based on the detected inclination, it is possible to obtain a measurement result in which the influence of the inclination of the vertical rotation shaft 36 is removed. Therefore, even when the rotation of the vertical rotation shaft 36 includes an error, highly accurate angle detection can be performed. Therefore, the parts accuracy and assembly of the vertical rotating shaft 36 need not be made high, and the manufacturing cost of the vertical angle detector 16 can be reduced.

尚、上記実施例に於いて、前記鉛直回転軸36側に前記軸部イメージセンサ48を設け、前記架台35側に前記角度検出パターン47を設けてもよい。   In the above embodiment, the shaft image sensor 48 may be provided on the vertical rotation shaft 36 side, and the angle detection pattern 47 may be provided on the mount 35 side.

図10、図11は、第4の実施例を示している。第4の実施例ではズーム光学系を有する観察光学系として、市販のデジタルカメラを用い、トータルステーションを構成したものである。   10 and 11 show a fourth embodiment. In the fourth embodiment, a commercially available digital camera is used as an observation optical system having a zoom optical system to constitute a total station.

尚、図10、図11中で、図1及び図5〜図7中に示したものと同等のものには同符号を付しその説明を省略する。   10 and 11, the same components as those shown in FIGS. 1 and 5 to 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第4の実施例では、前記鉛直回転台37に基準パターン投影光学系18と一体に光波距離計2を設けたものであり、市販のデジタルカメラで測角を可能とし、又前記光波距離計2で測距を行える様にすると共に微調整機構21で測距光軸4を偏向し、測距の測定点と測角の測定点を合致させる様にしたものである。   In the fourth embodiment, the vertical turntable 37 is provided with the light wave distance meter 2 integrally with the reference pattern projection optical system 18 so that the angle can be measured with a commercially available digital camera, and the light wave distance meter 2 is provided. The distance measurement optical axis 4 is deflected by the fine adjustment mechanism 21 so that the distance measurement point and the angle measurement point coincide with each other.

更に、前記光波距離計2は市販のハンディタイプのものを装着してもよい。この場合、市販のデジタルカメラと市販のハンディタイプの前記光波距離計2の組合わせで簡便にトータルステーションを構成できる。   Further, the lightwave distance meter 2 may be a commercially available handy type. In this case, a total station can be simply configured by a combination of a commercially available digital camera and a commercially available handy type lightwave distance meter 2.

1 観察光学系
2 光波距離計
3 観察光軸
4 測距光軸
5 回転機構
6 対物レンズ
7 ズーム光学系
8 イメージセンサ
9 演算制御部
10 測定部
14 基準パターン
15 水平角度検出器
16 鉛直角度検出器
18 基準パターン投影光学系
26 測距光軸モニタ光学系
33 水平回転軸
36 鉛直回転軸
38 基準パターン投影光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Observation optical system 2 Optical wave distance meter 3 Observation optical axis 4 Distance optical axis 5 Rotating mechanism 6 Objective lens 7 Zoom optical system 8 Image sensor 9 Arithmetic control part 10 Measurement part 14 Reference pattern 15 Horizontal angle detector 16 Vertical angle detector 18 Reference pattern projection optical system 26 Distance measuring optical axis monitor optical system 33 Horizontal rotation axis 36 Vertical rotation axis 38 Reference pattern projection optical system

Claims (6)

観察光軸と、該観察光軸上に配設されたイメージセンサとズーム光学系とを有する観察光学系と、
前記観察光軸上で、前記ズーム光学系の物側に配設された光路分割光学部材と、該光路分割光学部材の反射光軸上に配設された集光レンズと、該集光レンズの焦点位置に設けられた基準パターンとを有する基準パターン投影光学系と、
前記観察光学系と前記基準パターン投影光学系とを一体として水平、鉛直の2方向に回転可能な回転機構と、
該回転機構の2方向の回転の水平角、鉛直角を検出する水平角度検出器、鉛直角度検出器と、
演算制御部とを有し、
前記観察光学系は、前記ズーム光学系を介して測定点を含む画像を前記イメージセンサに投影し、該イメージセンサにより画像を取得し、
前記基準パターン投影光学系は、前記回転機構に対して機械的に位置が変化しない様に設けられ、前記基準パターンを無限遠の状態で前記ズーム光学系を介して前記イメージセンサに投影し、
前記演算制御部は前記水平角度検出器、前記鉛直角度検出器の検出結果と、前記イメージセンサ上での基準パターンと前記観察光学系の視準点との差違とに基づき該視準点の水平角、鉛直角を測定することを特徴とする測量機。
An observation optical system having an observation optical axis, an image sensor disposed on the observation optical axis, and a zoom optical system;
An optical path splitting optical member disposed on the object side of the zoom optical system on the observation optical axis; a condensing lens disposed on a reflection optical axis of the optical path splitting optical member; and A reference pattern projection optical system having a reference pattern provided at a focal position ;
A rotation mechanism capable of rotating the observation optical system and the reference pattern projection optical system integrally in two horizontal and vertical directions;
A horizontal angle detector for detecting a horizontal angle and a vertical angle of rotation in two directions of the rotating mechanism; a vertical angle detector;
An arithmetic control unit,
The observation optical system projects an image including a measurement point on the image sensor via the zoom optical system, and acquires an image by the image sensor.
The reference pattern projection optical system is provided such that the position does not change mechanically with respect to the rotation mechanism, and projects the reference pattern onto the image sensor through the zoom optical system in an infinite state.
The arithmetic control unit is configured to detect the horizontal of the collimation point based on the detection result of the horizontal angle detector and the vertical angle detector, and the difference between the reference pattern on the image sensor and the collimation point of the observation optical system. Surveying instrument characterized by measuring angle and vertical angle.
前記観察光学系の光軸と平行な測距光軸を有する光波距離計を更に具備し、測定対象物の測定点の測距を行う請求項1の測量機。   The surveying instrument according to claim 1, further comprising a lightwave distance meter having a distance measuring optical axis parallel to the optical axis of the observation optical system, and measuring a measurement point of a measurement object. 前記測距光軸上に設けられ、測距光軸の偏向を微調整する微調整機構を更に具備し、測距の測定点と前記観察光学系の測定点とを合致させる様構成した請求項2の測量機。   A fine adjustment mechanism that is provided on the distance measuring optical axis and finely adjusts the deflection of the distance measuring optical axis, and is configured to match the distance measurement measurement point with the observation optical system measurement point. 2 surveying instruments. 前記基準パターンは直交する線で構成される格子であり、前記イメージセンサに投影された前記格子の線間隔を測定することでズーム倍率を演算する請求項1〜請求項3のいずれかの測量機。   The surveying instrument according to claim 1, wherein the reference pattern is a grid composed of orthogonal lines, and the zoom magnification is calculated by measuring a line interval of the grid projected onto the image sensor. . 前記基準パターンは直交する線で構成される格子であり、前記イメージセンサに投影された前記格子を測定することで画像の歪曲を演算し、演算結果に基づき測定結果を補正する請求項1〜請求項4のいずれかの測量機。   The reference pattern is a grid composed of orthogonal lines, calculates distortion of an image by measuring the grid projected on the image sensor, and corrects the measurement result based on the calculation result. The surveying instrument according to any one of items 4. 前記観察光学系は、市販のデジタルカメラである請求項1〜請求項5のいずれかの測量機。   The surveying instrument according to claim 1, wherein the observation optical system is a commercially available digital camera.
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