CN110161604A

CN110161604A - 反射棱镜及测量用靶

Info

Publication number: CN110161604A
Application number: CN201811368244.XA
Authority: CN
Inventors: 西田信幸
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2019-08-23
Anticipated expiration: 2038-11-16
Also published as: JP2019138782A; JP7029309B2; CN110161604B

Abstract

本发明提供一种反射棱镜，其能够应对来自大范围角度的入射光并将所使用的角锥棱镜的数量抑制为最低限度。反射棱镜(100)由7个三棱锥形状的角锥棱镜(101～107)组合而成，角锥棱镜(101～107)的一个面为透过面，其他面的内侧为反射面，并且，反射棱镜(100)具有：以所述透过面处于外侧且将所述透过面的三角形状的上下朝向交替地组合的状态围绕轴配置的6个角锥棱镜(101～106)；以及嵌入在所述6个角锥棱镜(101～106)的上部所形成的大致三棱锥形状的凹部(111)的角锥棱镜(107)。

Description

反射棱镜及测量用靶

技术领域

本发明涉及一种用于测量的反射棱镜。

背景技术

在使用TS(全站仪)等进行测量时所使用的反射棱镜广为人知(例如，参照专利文献1和专利文献2)。专利文献1的反射棱镜通过组合多个角锥棱镜(Corner cube)，来应对来自360°方位的入射光。然而，虽说是360°，但应对来自仰角和俯角方向的入射光也是有限的。

作为应对该问题的技术，组合有8个角锥棱镜的反射棱镜广为人知(参照专利文献3)。在该技术中，制作了2个由4个角锥棱镜组合而成的金字塔形状(四棱锥形状)的反射棱镜，进而将该2个金字塔形状的反射棱镜以使其底面彼此对置的状态进行结合。该反射棱镜原理上能够应对来自所有方向的入射光。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-204557号公报

专利文献2：日本专利登记第5031235号公报

专利文献3：日本特开2002-310658号公报

发明内容

发明要解决的问题

在使用了专利文献3的技术的情况下，可以获得能够应对包括仰角和俯角在内的广角的反射棱镜。然而，必须要使用8个棱镜，且还存在会在反射中心的位置产生误差的问题。

在这样的背景下，本发明的目的在于，提供一种反射棱镜，其能够应对来自大范围角度的入射光并将使用的角锥棱镜的数量抑制到最低限度。

用于解决问题的手段

本发明提供一种反射棱镜，由7个三棱锥形状的角锥棱镜组合而成，所述角锥棱镜的一个面为透过面，其他面的内侧为反射面；所述反射棱镜具有：以所述透过面处于外侧且将所述透过面的三角形状的上下朝向交替地组合的状态围绕轴配置的6个角锥棱镜；以及嵌入在所述6个角锥棱镜的上部所形成的大致三棱锥形状的凹部的角锥棱镜。在本发明中，可列举所述7个角锥棱镜以使各顶点相一致的状态组合的结构。

另外，本发明提供一种测量用靶，在上部固定有上述反射棱镜，其特征在于，所述反射棱镜在最上部具有嵌入所述大致三棱锥形状的凹部的角锥棱镜。

发明的效果

根据本发明，可获得能够应对来自大范围角度的入射光并将所使用的角锥棱镜的数量抑制为最低限度的反射棱镜。

附图说明

图1A和图1B分别是实施方式的反射棱镜的立体分解图和立体图。

图2是实施方式的反射棱镜的立体分解图。

图3是示出实施方式的反射棱镜的光学特性的图。

图4A和图4B分别是实施方式的反射棱镜的立体分解图和立体图。

图5是示出通过TS进行UAV的跟踪和测位的状态的图。

图6是示出通过TS进行测量用靶的反射棱镜的跟踪和测位的状态的图。

图7是示出通过TS进行测量用靶的反射棱镜的跟踪和测位的状态的图。

附图标记说明

100：反射棱镜、101：角锥棱镜、102：角锥棱镜、103：角锥棱镜、104：角锥棱镜、105：角锥棱镜、106：角锥棱镜、107：角锥棱镜、107a：透过面、110：角锥棱镜集合体、120：角锥棱镜集合体、121：角锥棱镜、130：反射棱镜、200：UAV、300：TS(全站仪)、150：杆状的支撑构件、160：测量用靶。

具体实施方式

1.第一实施方式

(概要)

图1A、1B示出实施方式的反射棱镜100。反射棱镜100具有将7个角锥棱镜101～107组合而成的结构。角锥棱镜101～107为相同的角锥棱镜。图2示出将构成反射棱镜100的角锥棱镜101～107彼此分离的立体分解图。

(关于角锥棱镜)

以下，对角锥棱镜101～107进行说明。这里，代表性地以角锥棱镜107为例进行说明。角锥棱镜107为如下的光学构件，即，将具有镜面的3个平面互相以直角组合，并具有使所入射的光向与原光轴相同的方向反射的功能。此外，在图1A、1B的结构中，切掉了立方体的顶点的部分。

角锥棱镜107由具有良好光学特性的玻璃制成，一个面是用作光线的入射面兼出射面的透过面107a，其他3个面是非透过面。3个非透过面的内侧为光反射面。从透过面107a入射的光线在其他各面的内侧反射，并从透过面107a向入射的方向出射。角锥棱镜107的结构和光学原理与公知的角锥棱镜相同。关于角锥棱镜的光学原理，例如，在日本特开2009-204557号公报中有记载。

(反射棱镜的结构)

反射棱镜100具有将角锥棱镜集合体110与角锥棱镜107组合而成的结构。角锥棱镜集合体110具有围绕铅垂轴(Z轴)配置有6个角锥棱镜101～106的结构。角锥棱镜集合体110与日本登记专利5031235号中记载的角锥棱镜集合体相同。

以下，以图1A、1B的X-Y面为水平面并以Z轴为铅垂轴进行说明。在角锥棱镜集合体110中，6个角锥棱镜101～106以透过面处于仰角方向(从水平方向斜向上的方向)俯角方向(从水平方向斜向下的方向)仰角方向俯角方向仰角方向俯角方向的方式，围绕铅垂轴配置。在图1A、1B的情况下，以使透过面相对于水平方向呈俯角方向的方式配置有角锥棱镜101、103、105，并以使透过面相对于水平面方向呈仰角方向的方式配置有角锥棱镜102、104、106。若改变观察的方式，则各角锥棱镜与相邻的两个角锥棱镜，在以透过面的三角形状的上下相反并且顶点的位置稍微错开的方式使非透过面彼此接触的状态下结合。

在反射棱镜100中，以使透过面107a处于上方(Z轴正方向)的方式，将角锥棱镜107嵌入角锥棱镜集合体110的上部。构成角锥棱镜集合体110的角锥棱镜102、104、106的三棱锥的一边位于上方，角锥棱镜101、103、105的三棱锥的顶点位于上方。因此，从上方(Z轴正方向)观察角锥棱镜集合体110时，形成有用于嵌入角锥棱镜107的三棱锥的凹部111。以使透过面107a位于上方的状态将角锥棱镜107嵌入该三棱锥的凹部111。

图1B示出将角锥棱镜107嵌入了图1A的角锥棱镜集合体110的上部的状态的反射棱镜100。此外，用粘接剂结合角锥棱镜101～107。另外，存在产生一部分间隙的部分，但是这些地方用硅材料或边框构件来填充。

图3示出从图1A、1B的水平方向(与Z轴垂直的方向)观察到的反射棱镜100的光学特性。图3示出了能够应对的入射光的入射角的范围。反射棱镜100因具有角锥棱镜107(参照图1A～图3)而能够应对来自上方的入射光。角锥棱镜集合体110应对仰角45°～60°左右、俯角45°～60°左右范围的入射光。在此，角度范围的界限值具有宽度的原因在于，角锥棱镜101～106在仰角和俯角方向上的朝向(透过面的朝向)有两种(例如，在角锥棱镜101和102中，透过面的朝向不同)，并且能够应对的入射角的范围根据水平方向而不同。

除了上述的角锥棱镜集合体110的应对角度范围之外，朝上配置的角锥棱镜107能够应对来自仰角45°以上的范围(实际上，还有更多富余)的入射光。因此，反射棱镜100能够应对来自图3所示范围的仰角和俯角方向的入射光。

在图3的情况下，在下方存在不能够应对的范围，但是如果将反射棱镜100上下反转，则能够用来应对来自下方的入射光。但是，在该情况下，在上方会产生不能够应对的角度范围。

2.第二实施方式

在图1A、1B的反射棱镜的结构中，也可以以使角锥棱镜101～107的顶点的位置对齐而尽可能不产生间隙和偏差的方式，将角锥棱镜101～107组合。图4A、4B示出了该情况的例子。图4A、4B示出了以使顶点的位置对齐的状态将6个角锥棱镜无间隙地组合而成的角锥棱镜集合体120。

在角锥棱镜集合体120的上部，形成有三棱锥形状的凹部122，在该凹部122中以不产生间隙的方式嵌入角锥棱镜121，由此使7个角锥棱镜的顶点的位置对齐地将7个角锥棱镜无间隙地组合起来，来构成反射棱镜130。在反射棱镜130中，7个角锥棱镜的位置关系与第一实施方式相同。

(应用例1)

以下，对反射棱镜100及反射棱镜130的应用例进行说明。是选择反射棱镜100还是选择反射棱镜130是自由的，选择哪个都可以。

图5示出在UAV(Unmanned aerial vehicle:无人机)200的下部固定有反射棱镜100，并用TS(全站仪)300对反射棱镜100进行跟踪和测位的情况。此时，反射棱镜100以将图1A、1B或图4A、4B的状态的上部和下部反转了的状态固定在UAV200的下部。

此时，反射棱镜100能够应对将图3的上下反转后的入射范围。因此，从TS300观察时，能够在45°～60°俯角以上的范围对UAV200进行跟踪和测位。

(应用例2)

图6示出测量用靶160。测量用靶160具有在杆状的支撑构件150的上部固定有反射棱镜100的结构。反射棱镜100以图1A、1B的状态固定在支撑构件150的上部。此时，可以以图3所示的范围应对测距光。

测量用靶160例如用于打桩作业。打桩作业是在土木建筑工程等中，通过在地面或作为基础的主体结构中打入桩(或者做记号)，来将图纸的内容转移到工程对象的地面或主体结构的作业。

在打桩作业中，在进行打桩的位置立起测量用靶160，此时由TS300对反射棱镜100的位置进行激光测位，从而精确地确定打桩的位置。此时，作业人员微调测量用靶160的位置，来确定预定的(图纸上确定的)打桩点。

通常，打桩点有多个，在各点处重复地进行上述的作业。然而，TS300具有自动跟踪反射棱镜100的功能。在该功能中，当作业人员手持测量用靶160移动时，TS300对反射棱镜100进行追踪。此时，TS300将测位(测定)出的反射棱镜100的位置信息发送到作业人员手持的终端(智能手机或平板电脑等)，由此作业人员能够容易地把控接下来进行打桩的位置，并能够提高打桩的作业效率。

在通过上述的TS300追踪反射棱镜100时，会有由作业人员搬运的测量用靶160如图6所示那样倾斜的情况。另外，作业人员也需要谨慎地搬运，以避免跟踪中断。由于即使在这样的情况下，反射棱镜100也能够应对来自上方的入射光，因而能够不间断地执行TS300的跟踪和测位。

如果没有图1A、1B的角锥棱镜107(或者图4A、4B的角锥棱镜121)，则会产生不能应对来自上方的入射光的范围，因而存在如下的情况，即，在如图6那样的状况下，TS无法对反射棱镜进行跟踪和测位。

(应用例3)

图7示出从TS300观察时TS300对俯角方向上的反射棱镜100进行测位的情况。例如，在以从高处俯视观察的形式进行测量时为图7的状态。此时，以图1A、1B所示的朝向来使用的反射棱镜100具有角锥棱镜107，从而能够应对来自上方的跟踪光和测位光。因此，也能够应对如图7所示那样从TS300观察时的俯角方向上的测量。

(其他)

也可以是将反射棱镜100或130固定于摄像机的方式或应用于配置在地面上的反射靶的方式。

也可以在具有间隙的状态下将7个角锥棱镜组合起来，从而构成反射棱镜100或130。此时，用填充剂填充角锥棱镜间的间隙。另外，也可以准备边框，将角锥棱镜嵌入边框中从而构成反射棱镜。

(结论)

反射棱镜100具有将7个三棱锥形状的角锥棱镜101～107组合而成的结构，角锥棱镜101～107的一个面为透过面且其他面的内侧为反射面，并且，反射棱镜100具有：以所述透过面处于外侧且将所述透过面的三角形状的上下朝向交替地组合的状态围绕轴配置的6个角锥棱镜101～106；以及嵌入在所述6个角锥棱镜101～106的上部所形成的大致三棱锥形状的凹部111内的角锥棱镜107。

根据该结构，由于具有朝向轴向的一个方向的角锥棱镜107，因而通过使用最少数量的7个角锥棱镜，不仅能够应对与轴向垂直的整个圆周方向(360°)的范围的入射光，还能够应对来自轴向的一个方向的入射光。因此，通过使用最少数量的角锥棱镜，可获得能够应对来自大范围方向的入射光的测量用反射棱镜。

另外，通过上述结构，易于将反射中心的位置对齐，并能够将因入射方向不同而导致的反射中心位置的错位抑制到最小限度。

工业实用性

本发明能够适用于用于测量的反射棱镜。

Claims

1.一种反射棱镜，由7个三棱锥形状的角锥棱镜组合而成，所述角锥棱镜的一个面为透过面，其他面的内侧为反射面，反射棱镜的特征在于，具有：

以所述透过面处于外侧且将所述透过面的三角形状的上下朝向交替组合的状态，围绕轴来配置的6个角锥棱镜；以及

嵌入形成在所述6个角锥棱镜的上部的大致三棱锥形状的凹部的角锥棱镜。

2.根据权利要求1所述的反射棱镜，其特征在于，

所述7个角锥棱镜以使各顶点相一致的状态组合。

3.一种测量用靶，在上部固定有权利要求1或2所述的反射棱镜，该测量用靶的特征在于，

所述反射棱镜在最上部具有嵌入所述大致三棱锥形状的凹部的角锥棱镜。