CN100343623C - 测量机 - Google Patents
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Abstract
一种测量机，其中设有：取得照准方向的第一图像的第一拍摄部、比该第一拍摄部更高放大率的取得第二图像的第二拍摄部、显示所述第一拍摄部和第二拍摄部取得的图像的显示部以及将所述第一图像与第二图像在所述显示部上连续放大显示的控制部。
Description
技术领域
本发明涉及对测定对象物照射激光束进行光波距离测定的测量机，特别涉及具有连续放大照准图像的视场角的变焦功能的测量机。
背景技术
参照图7，就传统的测量机进行说明。
图7表示测量机本体1，该测量机本体1设于三脚架(未图示)上。
所述测量机本体1主要由以下部分构成：安装于三脚架上的校平部2、在该校平部2上设置的底座部3、在该底座部3上以垂直轴心为中心可水平旋转地设置的托架部4、在该托架部4上以水平轴心为中心可上下旋转地设置的望远镜部5。
所述托架部4中设有显示部6、操作部7、内部的控制部(未图示)等。所述望远镜部5具有照准测定对象物的简易照准望远镜即第一望远镜8和固定高放大率的第二望远镜9，另外，所述第一望远镜8与所述第二望远镜9具有平行光轴，该第二望远镜9是高放大率望远镜，其放大率例如为30倍(30×)。
所述望远镜部5中设有包含所述第一望远镜8和所述第二望远镜9的照准光学系统和测距光学系统，用所述第一望远镜8、所述第二望远镜9确定照准位置(测定点)，然后可以通过测距光学系统进行光波距离测定。
确定照准位置时，因所述第二望远镜9是高放大率望远镜而视野窄，所以用视野宽的所述第一望远镜8大致确定照准方向，再用所述第二望远镜9确定照准位置。
在传统的测量机中，用简易的照准望远镜即第一望远镜8和固定高放大率的第二望远镜9进行照准，用所述第一望远镜8确定照准方向，或者照准测定对象物，并用所述第二望远镜9确定照准位置，这时，由于两个望远镜的放大率相差很大，会有照准位置或者测定对象物逸出所述第二望远镜9的视野外的情况。这种情况下，必须重新用所述第一望远镜8再次调整照准方向。
或者，用所述第二望远镜9确定照准位置时，也有要更加细致地观察照准位置附近的情况，但上述那样的所述第二望远镜9是固定放大率的望远镜，因此不能进行超出该第二望远镜9辨认范围以上的观察。
还有，照相机等的光学设备中采用变焦透镜，可不改变照准方向的情况下进行放大率的变更，但用变焦透镜变更放大率时视野内照准位置移动，因此要求高精度的测量机上不能使用。
另外，特开2003-279351号公报公开了具备第一望远镜8、第二望远镜9的测量机。
发明内容
本发明的目的在于使数字图像中从低放大率到高放大率的数字变焦成为可能，并且，减少因数字变焦导致的图像品质的下降。
为达成上述目的，本发明的测量机中设有：取得照准方向的第一图像的第一拍摄部、比该第一拍摄部更高放大率的取得第二图像的第二拍摄部、显示所述第一拍摄部和第二拍摄部取得的图像的显示部以及将所述第一图像与第二图像在所述显示部上连续放大显示的控制部；另外，本发明的测量机中，所述第一拍摄部、所述第二拍摄部取得的图像分别为第一数字图像与第二数字图像；另外，本发明的测量机中，所述控制部将第一数字图像放大显示到所述第二拍摄部的放大率为止，所述控制部在图像的放大率超过所述第二拍摄部的放大率时放大显示第二数字图像；另外，本发明的测量机中，所述控制部将第一数字图像连续放大显示到所述第二拍摄部的放大率为止，所述控制部在图像的放大率超过所述第二拍摄部的放大率时连续放大显示第二数字图像；另外，本发明的测量机中，所述控制部将第一数字图像分级放大显示到所述第二拍摄部的放大率为止，所述控制部在图像的放大率超过所述第二拍摄部的放大率时分级放大显示第二数字图像；还有，本发明的测量机中，所述显示部具有触屏，所述控制部以所述触屏上指示的位置为中心放大显示图像。
依据本发明，由于具备取得照准方向的第一图像的第一拍摄部、比该第一拍摄部更高放大率的取得第二图像的第二拍摄部、显示所述第一拍摄部和第二拍摄部取得的图像的显示部以及将所述第一图像与第二图像在所述显示部上连续放大显示的控制部，可进行不偏离照准位置的图像放大，并且，可基于不同放大率的多个取得图像进行放大，因此使从低放大率到高放大率的变焦成为可能，而且，能够减少因变焦导致的图像品质的下降。
另外，依据本发明，由于所述控制部将第一数字图像放大显示到所述第二拍摄部的放大率为止，并且所述控制部在图像的放大率超过所述第二拍摄部的放大率时放大显示第二数字图像，可得到从低放大率到高放大率的所期望的放大率。
另外，依据本发明，由于所述显示部具备触屏，且所述控制部以所述触屏上指示的位置为中心放大显示图像，在照准方向不准确对准的情况下也可得到所要照准方向的放大图像。
附图说明
图1是本发明实施例的测量机本体外观图。
图2表示本发明实施例1的概略框图。
图3是表示本发明实施例1的光学系统的概略图。
图4是表示本发明实施例1中的数字变焦形态的说明图。
图5是表示本发明实施例1中的数字变焦形态的说明图。
图6是表示本发明实施例2的光学系统的概略图。
图7是表示传统的测量机本体的外观图。
具体实施方式
以下，参照附图，就实施本发明的最佳方式进行说明。
用图1～图3说明实施例1。
图1表示本发明的测量机本体1的外观。另外，测量机本体1的基本结构与图7所示的测量机本体1相同，省略对测量机本体1的基本结构的说明。
该测量机本体1的操作部7具备变焦开关45、变焦切换开关46。
图2表示测量机的概略结构，图中，1是测量机本体，10是测定对象物，例如表示棱镜。
所述测量机本体1中主要设有：第一拍摄元件11、第二拍摄元件12、触屏13、显示部6、键操作/输入部15、控制运算部17、垂直角测角部18、水平角测角部19、存储部21、测距部24、发光部25、测距光受光部26、图像处理部27和光学系统31等，所述控制运算部17、所述存储部21等构成控制部16，所述光学系统31、所述第一拍摄元件11、第二拍摄元件12、所述图像处理部27等构成拍摄部。
所述触屏13设于所述显示部6，可在所述触屏13的触碰位置上指示后述的放大变焦的中心位置。从所述键操作/输入部15在进行测距时由测量操作者指示测定开始指令或测定条件等、变焦操作、变焦放大率的切换。
所述拍摄部由所述光学系统31、所述第一拍摄元件11等构成的第一拍摄部28和所述光学系统31、所述第二拍摄元件12等构成的第二拍摄部29构成，来自所述第一拍摄元件11、所述第二拍摄元件12的受光结果分别输入到所述图像处理部27，受光结果在该图像处理部27中信号处理成每个帧的数字图像信号，图像信号经由所述控制运算部17存储到所述存储部21上。
所述显示部6上显示测定时的测定条件、测定结果或者照准方向拍摄的图像或者图像处理后的结果。
所述控制运算部17例如为CPU，所述控制运算部17根据来自所述键操作/输入部15的指令进行后述的程序的起动、执行、信号的控制处理、运算或者所述显示部6、所述测距部24的驱动控制等。
所述控制运算部17基于来自所述垂直角测角部18、所述水平角测角部19、所述测距部24的信号进行运算，测定垂直角、水平角、距离等。
将从所述图像处理部27输入的各数字图像信号与拍摄该图像信号时的测定数据，例如来自所述垂直角测角部18的垂直角信号、来自所述水平角测角部19的水平角信号以及来自所述测距部24的距离信号关联，并将其结果存储到所述存储部21，进行测定数据的积蓄。积蓄的数据可以单纯数值或者与图像一起被调出。
另外，各图像信号与测定数据的关联，是在所述存储部21上按每个测定点作成记录区，在该记录区内再作成图像信号存放区和测定数据存放区，按每个测定点将图像信号与测定数据关联并将其结果记录。或者，在所述存储部21上作成图像信号存放区与测定数据存放区，并将图像信号和测定数据分离后分别存储到图像信号存放区与测定数据存放区，同时采用作成将图像信号与测定数据链接的管理数据等的已知方法进行关联。
所述垂直角测角部18测定用所述光学系统31照准所述棱镜10时的相对水平的垂直角，所述水平角测角部19测定以预定方向为基准方向时的相对基准方向的所述棱镜10的水平角。
所述测距光受光部26接收所述棱镜10上反射的测距光30，所述第一拍摄元件11、所述第二拍摄元件12是图像传感器，例如由CCD、CMOS传感器等的多个像素集合体构成的受光元件，各像素的地址(拍摄元件上的位置)可被特定，所述第一拍摄元件11接收由各中继透镜41(后述)得到的图像，所述第二望远镜9得到的图像由所述第二拍摄元件12接收。
所述存储部21上存放有次序程序、图像处理程序、将图像数据在所述显示部6显示的程序等。次序程序进行测定。图像处理程序进行图像处理，例如根据来自所述第一拍摄元件11、第二拍摄元件12的图像信号，以光轴为中心放大与缩小图像。而且，作为所述存储部21可采用测量机本体1中内置的半导体存储器等，或者可对测量机本体1连接的或者可插拔的FD、CD、DVD、RAM、ROM、硬盘、存储卡等各种记录媒体。
所述操作部7的变焦开关45是用以对所述显示部6的图像尺寸的放大与缩小操作的开关，将照准位置静止在所述显示部6的中心的状态进行图像尺寸的放大与缩小。另外，所述变焦切换开关46中可能变更变焦的放大率，其一个选择中变焦放大率为1倍～30倍(1至30×)，另一选择中变焦放大率为30倍～300倍(30至300×)。另外，所述触屏13可将变焦中心指示在触屏上，所述显示部6上可从显示图像用手指或者接触笔选择照准位置，并以选择的照准位置为中心进行放大显示。利用所述触屏13时，需要用所述第一望远镜8补正照准位置。
图3表示实施例1的测量机的光学系统。
光轴32上配置有物镜33、反射镜34、分色镜35、聚焦透镜36、正立正像棱镜37。
所述物镜33是针孔透镜，在该物镜33的孔部设置中继透镜41，使所述中继透镜41的光轴与所述光轴32一致。
所述反射镜34的反射光轴上配置有中继透镜42、所述第一拍摄元件11，该第一拍摄元件11将受光结果作为集合各像素的像素信号的图像信号发送给所述图像处理部27。
所述分色镜35是反射所述测距光30使自然光透过的光学部件，所述分色镜35的反射光轴上配置了反射棱镜43，该反射棱镜43具有彼此正交的2个反射面43a、43b，相对反射面43a配置有所述发光部25，相对反射面43b配置有所述测距光受光部26。所述发光部25由所述测距部24驱动发光，所述发光部25发射所述测距光30，最好发射与自然光的波长不同的波长例如红外光。
该测距光30在所述反射面43a、所述分色镜35上反射，所述测距光30由所述物镜33变换成平行光束向所述棱镜10射出。在该棱镜10上反射并由所述物镜33会聚的所述测距光30，在所述分色镜35上反射，并由所述测距光受光部26所接收。该测距光受光部26将受光信号发送给所述测距部24。
该测距部24中，基于所述测距光受光部26的所述测距光30的受光结果和内部参考光(未图示)的受光结果，测定到棱镜10的距离，该测定结果被发送给所述控制运算部17。
所述正立正像棱镜37具有多个反射面，将入射的倒立像以正立像的方式出射，其反射面的至少一个为半透明镜。从所述物镜33入射的自然光透过所述分色镜35，然后入射所述正立正像棱镜37。该正立正像棱镜37将所述棱镜10的像以正立像的方式出射，并将入射光的一部分分割分离后射出。
通过沿着所述光轴32调节所述聚焦透镜36，从而使正立像成像于瞄准片(reticle)38上，该瞄准片38上的像通过目镜39可由测定者辨认。另外，分割的入射光的一部分在所述第二拍摄元件12上成像，该第二拍摄元件12将受光结果作为集合每个像素的像素信号的图像信号发送给所述图像处理部27。
该图像处理部27将来自所述第一拍摄元件11的图像信号和来自所述第二拍摄元件12的图像信号变换处理成数字图像信号等，并将该数字图像信号发送给所述控制运算部17。该控制运算部17将发送的数字图像数据信号存放到所述存储部21上。
所述中继透镜41、所述反射镜34、所述中继透镜42构成第一照准光学系统，由该第一照准光学系统和所述第一拍摄元件11构成所述第一拍摄部28。所述第一照准光学系统的光学放大率例如为1倍(1×)。并且，由所述物镜33、所述聚焦透镜36、所述正立正像棱镜37构成第二照准光学系统，该第二照准光学系统与所述第二拍摄元件12构成所述第二拍摄部29。所述第二照准光学系统的光学放大率例如为30倍(30×)。
以下，就其作用进行说明。
所述棱镜10设置在测定位置上。操作所述操作部7的所需键接通所述测量机本体1的电源，用所述第一望远镜8照准所述棱镜10，调整该棱镜10与视野中心一致。或者，用所述第一望远镜8大致确定照准方向也可。
经由所述中继透镜41、所述中继透镜42在所述第一拍摄元件11上成像的图像，在所述显示部6上显示，同时图像经由所述图像处理部27、所述控制运算部17存储到所述存储部21。
要放大所述显示部6上的图像时，操作所述操作部7的变焦开关45。来自该变焦开关45的信号输入所述控制运算部17，该控制运算部17起动并执行所述图像处理程序，从所述存储部21存储的图像数据选取以光轴为中心并与放大率对应的范围，将图像放大显示于所述显示部6上。放大率例如为1倍～30倍(1至30×)。
或者，在所述触屏13上指示了放大中心时，以指示的位置为中心在所述显示部6上将图像放大显示。因而，在利用所述触屏13时，所述第一望远镜8大致照准也可。
所述显示部6上显示的图像通常以光轴或指示的位置为中心进行放大，因此显示的照准方向或者图像的中心不会变动。
由放大的图像可判断出照准方向是否朝向测定对象物(棱镜10)，若有错误时，可边看图像边修正照准方向。修正后，用所述第二望远镜9确认照准方向是否朝向所述棱镜10。所述第一望远镜8的光轴与所述第二望远镜9的光轴平行，由于所述第一望远镜8的光轴与所述第二望远镜9的光轴接近，可通过对齐所述第一望远镜8的照准方向来修正所述第二望远镜9的照准方向。
由该第二望远镜9得到的图像经由所述正立正像棱镜37投影到所述第二拍摄元件12，在该第二拍摄元件12上成像的图像，经由所述图像处理部27、所述控制运算部17存储到所述存储部21。所述第二拍摄元件12接收的图像显示于所述显示部6上。
显示30倍以上放大的图像时，切换所述变焦切换开关46，进行变焦放大率的变更。
操作所述操作部7的变焦开关45。则所述图像处理程序起动并执行，从所述存储部21存储的图像数据选取以光轴为中心并与放大率对应的范围，并在所述显示部6上放大显示图像。在所述显示部6上显示30倍～300倍(30至300×)的图像。如上所述，在该显示部6上显示的图像通常以光轴为中心放大，因此即使显示的图像被高倍放大其照准位置也不会改变。
放大形式可为如图4所示的图像的连续放大，或者如图5所示，可将图像分级放大。两者均为数字图像信号的处理的数字变焦，因此可得到任意尺寸的放大图像。另外，对于30倍以上的变焦来说，由于放大由所述第二拍摄部29得到的图像，因而防止了图像品质的下降。
图6表示实施例2，实施例2中将所述第一拍摄部28的光学系统和所述第二拍摄部29的光学系统分离构成，并将所述第一拍摄部28的光学系统与第一望远镜8共用。
图6中，对图3中所示的相同的部分上采用相同符号。
在所述反射镜34的反射光轴上配置有所述发光部25，在所述分色镜35的反射光轴上配置有所述测距光受光部26。在所述棱镜10上反射并由所述物镜33会聚的测距光30，在所述分色镜35上反射，并由所述测距光受光部26所接收。该测距光受光部26将受光信号发送给所述测距部24。
来自所述棱镜10的自然光透过所述分色镜35后入射所述正立正像棱镜37。通过沿所述光轴32调节所述聚焦透镜36，使正立像成像于所述瞄准片38上，该瞄准片38上的像经由所述目镜39可由测定者辨认。另外，分割的入射光的一部分成像于所述第二拍摄元件12上，该第二拍摄元件12将受光结果作为集合各像素的像素信号的图像信号发送给所述图像处理部27。
穿过所述第一望远镜8获得的图像经由所述中继透镜41成像于所述第一拍摄元件11上，该第一拍摄元件11将受光结果作为集合各像素的像素信号的图像信号发送给所述图像处理部27。
该图像处理部27将来自所述第一拍摄元件11的图像信号和来自所述第二拍摄元件12的图像信号变换处理成数字图像信号等，并发送给所述控制运算部17。该控制运算部17将发送的数字图像数据信号存储到所述存储部21。
另外，由于实施例2的作用与上述实施例1的作用同样，省略其说明。
Claims (4)
1.一种测量机，其中设有：取得照准方向的第一图像的第一拍摄部、比该第一拍摄部更高放大率的取得第二图像的第二拍摄部、显示所述第一拍摄部和第二拍摄部取得的图像的显示部以及将所述第一图像与第二图像在所述显示部上连续放大显示的控制部，其中，由所述第一拍摄部和所述第二拍摄部取得的图像分别为第一数字图像和第二数字图像，其中所述控制部将第一数字图像放大显示到所述第二拍摄部的放大率为止，并且所述控制部在第一数字图像的放大率超过所述第二拍摄部的放大率时放大显示第二数字图像。
2.如权利要求1所述的测量机，其特征在于：所述控制部将第一数字图像连续放大显示到所述第二拍摄部的放大率为止，所述控制部在第一数字图像的放大率超过所述第二拍摄部的放大率时连续放大显示第二数字图像。
3.如权利要求1所述的测量机，其特征在于：所述控制部将第一数字图像分级放大显示到所述第二拍摄部的放大率为止，所述控制部在第一数字图像的放大率超过所述第二拍摄部的放大率时分级放大显示第二数字图像。
4.如权利要求1-3中任一项所述的测量机，其特征在于：所述显示部具有触屏，所述控制部以所述触屏上指示的位置为中心放大显示图像。
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