JP2001041746A - 測量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確な整準作業をしなくても望遠鏡光軸
を絶対水平面内及び鉛直面内に移動させることができる
自動測量装置を提供すること。 【解決手段】 直交する２平面内のそれぞれで光軸を回
動自在な望遠鏡と、前記望遠鏡の前記２平面内の回転の
角度をそれぞれ検出する第１角度検出手段及び第２角度
検出手段と、前記望遠鏡を前記２つの軸を中心としてそ
れぞれ回転させる第１回転駆動手段及び第２回転駆動手
段と、前記望遠鏡の光軸を前記望遠鏡で視準される面内
において直交する２つの方向のいずれか一方の方向に移
動させる指令を出力する駆動指令手段と、該駆動指令手
段からの指令に基づいて、前記第１回転駆動手段と前記
第２回転駆動手段とに、入力された測量装置の傾きに関
する情報に応じて決定した速度比の駆動指令信号を出力
し、前記望遠鏡の光軸を前記面上において絶対水平方向
または鉛直方向に移動させる駆動制御手段とを有するこ
とを特徴とする自動測量装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、望遠鏡が直交する
２つの軸を中心としてモータ等の回転駆動手段により回
転駆動される測量装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】代表的測量装置として、直交する２つの
軸を中心として回転自在な望遠鏡を有する測量装置、例
えばトータルステーション、セオドライトがある。その
外観の一例を図８に示す。測量装置１００は図示しない
三脚上に整準装置１０１を介して設置される。整準装置
１０１は整準ねじ１０２によって測量装置１００の基台
１０３を固定すると共に、その傾斜を調整する。測量装
置１００は、基台１０３に垂直な第１の軸を中心として
回転自在な本体１０４と、本体１０４に対して前記第１
の軸に垂直な第２の軸を中心として回転自在な望遠鏡１
０５からなる。望遠鏡１０５は本体１０４と共に前記第
１の軸を中心として回転するので、望遠鏡１０５は直交
する２つの軸を中心として回動自在である。前記望遠鏡
の回転中心軸は前記直交点において望遠鏡１０５の光軸
とも交差する。前記直交点は測量装置の設置位置を示す
測量装置の基準点である。

【０００３】測量装置１００は整準装置１０１によって
姿勢を調整され、前記第１の軸が鉛直になるように設置
される。以下、前記第１の軸を垂直軸、前記第２の軸を
水平軸と言うことがある。また、望遠鏡１０５の本体１
０４と共にする前記第１の軸を中心とする回転を望遠鏡
の水平回転又は単に水平回転と言うことがある。さら
に、望遠鏡１０５の前記第２の軸を中心とする回転を上
下回転と言うことがある。

【０００４】本体１０４の内部には、望遠鏡１０５の上
下回転の回転角度（高度角）を検出する高度角検出手段
及び本体１０４の水平回転の回転角度（水平角）を検出
する水平角検出手段として、それぞれエンコーダが組み
込まれている。前記高度角は、望遠鏡１０５の光軸が水
平となる位置を０度とする角度である。前記水平角は望
遠鏡１０５の光軸方向が所定の基準方向となる位置を０
度とする角度である。

【０００５】前記高度角、水平角を検出するエンコーダ
は、それぞれの基準位置で基準位置信号を発生し、高度
角及び水平角をゼロリセットする機能を有する。高度角
の基準位置は望遠鏡の光軸方向が水平となる位置、水平
角の基準位置は望遠鏡の光軸が基台１０３の所定の位置
方向となる位置である。さらに、水平角、高度角を任意
の位置でそれぞれゼロリセットすることも可能である。

【０００６】前記高度角と水平角とによって望遠鏡１０
５の光軸の向きが示される。従って、測量装置１００に
対する望遠鏡１０５で視準された測量対象点の方向が求
められる。なお、望遠鏡の光軸が水平角＝０、高度角＝
０を頂点とする半球方向にある場合を正視、逆の場合を
反視という。

【０００７】トータルステーションは、前記望遠鏡１０
５で視準した測量対象点までの距離を求める測距手段を
さらに備え、求めた距離と高度角及び水平角とに基づい
て前記測量対象点の座標値を求めることができる。前記
座標値は前記測量対象点を含む対象面上に設定されたロ
ーカル座標系の座標値として求めることもできる。本体
１０４の内部には、前記水平回転及び前記上下回転をそ
れぞれ駆動する回転駆動機構が設けられ、該各回転駆動
機構から測量装置の外部に突設された操作ノブ１０７、
１０８を回転操作することによって前記各回転が行われ
る。前記各回転がモータ駆動される測量装置において
は、本体１０４の内部に前記各回転駆動機構を駆動する
回転駆動手段として、モータがそれぞれ設けられてい
る。

【０００８】前記各モータは図９に平面図を示した駆動
指令部１２０に接続されている。駆動指令部１２０に
は、前記各回転の回転方向に対応する駆動指令スイッチ
１２１〜１２４が設けられ、押下された駆動スイッチに
対応する方向の前記各回転が行われる。即ち、駆動指令
スイッチ１２１が押下されると本体１０４が右に水平回
転し、駆動指令スイッチ１２２が押下されると本体１０
４が左に水平回転し、駆動指令スイッチ１２３が押下さ
れると望遠鏡１０５が高度角の正方向に上下回転し、駆
動指令スイッチ１２４が押下されると望遠鏡１０５が高
度角の負方向に上下回転する。高度角の正方向への回転
によって望遠鏡１０５の光軸は高度角が２７０（−９
０）〜９０度では上方に移動し、高度角９０〜２７０
（−９０）度では下方に移動する。

【０００９】上記従来の測量装置では、前述のように測
量作業の開始に先立って測量装置１００の姿勢を整準装
置１０１によって調整する。即ち、測量装置１００の本
体１０４に設けられた傾斜検出手段１０６である気泡管
の気泡が所定の位置に来るように調整する。これによっ
て、測量装置１００の前記第１の軸及び前記第２の軸が
正確に鉛直及び絶対水平に調整される。したがって、駆
動指令スイッチ１２１〜１２４を押下すると望遠鏡１０
５は鉛直又は絶対水平方向の軸を中心として回転する。

【００１０】その結果、望遠鏡１０５の光軸を視準する
対象面に向けて設置し、前記駆動指令スイッチ１２１〜
１２２を押下して望遠鏡１０５をその高度角を維持しつ
つ水平回転させると前記面上の前記光軸は絶対水平方向
に移動し、前記駆動指令スイッチ１２３〜１２４を押下
して望遠鏡１０５をその水平角を維持しつつ上下回転さ
せると前記面上の前記光軸は鉛直方向に移動する。その
際、前記望遠鏡の光軸の移動方向に垂直な面内におい
て、前記望遠鏡の光軸と前記対象面とが垂直でないと前
記対象面上の前記光軸の軌跡は直線から歪む。前記歪み
量は前記垂直からのズレ量に応じて変化し、前記垂直か
らのズレ量の小さい範囲では通常無視し得る程度のもの
である。なお、前記対象面が鉛直面であれば望遠鏡１０
５の高度角を０度とすることにより望遠鏡１０５の光軸
は鉛直面内において対象平面に垂直とすることができる
ので、前記軌跡を正確な絶対水平線とすることが容易に
実現できる。

【００１１】なお、本明細書において、鉛直とは地球の
重力方向を、絶対水平とは鉛直方向に垂直な方向を意味
する。測量装置１００の水平回転の回転中心軸、即ち前
記第１の軸は鉛直とは限られず、整準作業を経て鉛直と
なる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】測量作業には、測量装
置の設置位置を頻繁に変える必要がある作業が多種あ
る。そして、測量装置の位置を変えるたびに測量装置の
姿勢を調整する整準作業が必要であるため、整準作業に
多くの時間を要するという問題があった。また、測量装
置は、例えば建築物、建造物の面上の所定の相対関係に
ある点の位置を計測したり、前記面上に所定の相対関係
にある点や線、特に平行線や矩形の頂点等を設定する目
的にも用いられる。前記点や線は、多くの場合絶対水平
線、鉛直線、或いはそれらの線上の点であった。従っ
て、前記のように対象面上において望遠鏡の光軸を絶対
水平方向または鉛直方向に移動させることができる従来
の測量装置でも可能であった。

【００１３】しかしながら、近年のデザイン的要求か
ら、前記点や線は絶対水平や鉛直に対して傾斜している
線、或いは前記傾斜した線上の点である場合も多く見ら
れるようになってきた。このような場合には対象面上に
おいて望遠鏡の光軸を絶対水平や鉛直に対して所定量傾
斜した方向に移動させることが必要であるが、そのよう
な作業は従来の測量装置では極めて困難である。

【００１４】また、測量作業では測量装置の有するある
種の誤差をキャンセルするために、正視の状態で測量し
た後、同一の測量対象点を望遠鏡の向きを反転させた反
視の状態として再度測量する、いわゆる反転測量を行う
ことがあり、望遠鏡の上下回転によって望遠鏡の向きを
反転させる。また、トラバース測量の前視と後視とにお
いても望遠鏡の上下回転によって視準方向を反転させる
ことがある。このような場合、押下した望遠鏡上下回転
駆動指令スイッチと望遠鏡の回転方向が通常とは逆転す
る。この為、作業者の感覚とは食い違いを生ずると言う
問題点があった。

【００１５】本発明の目的は、正確な整準作業をしなく
ても対象面上において望遠鏡光軸を絶対水平方向及び鉛
直方向に容易に移動させることができる測量装置を提供
することであり、また、対象面上において望遠鏡の光軸
を絶対水平又は鉛直に対して所定量傾斜した直線方向に
容易に移動させることができる測量装置を提供すること
である。

【００１６】本発明の他の目的は、上下回転による視準
方向の反転に関わらず、常に作業者の感覚に一致した好
適な操作性を提供する測量装置を実現することにある。
そして、前記いずれの測量装置においても、前記望遠鏡
光軸の移動を指示する駆動指令手段は手動操作される駆
動指令手段とすることができる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明装置は、直交する２つの軸のそれぞれを中心として光
軸を回動自在な望遠鏡と、前記望遠鏡の前記２つの軸を
中心とする回転の角度をそれぞれ検出する第１角度検出
手段及び第２角度検出手段と、前記望遠鏡を前記２つの
軸を中心としてそれぞれ回転させる第１回転駆動手段及
び第２回転駆動手段と、前記望遠鏡の光軸を前記望遠鏡
で視準される面上において所定の方向に移動させる指令
を出力する駆動指令手段と、該駆動指令手段からの指令
に基づいて、前記第１回転駆動手段と前記第２回転駆動
手段とに、入力された測量装置の傾きに関する情報に応
じて決定した速度比の駆動指令信号を出力し、前記望遠
鏡の光軸を前記面上において前記所定の方向に移動させ
る駆動制御手段とを有することを特徴とする測量装置で
ある。

【００１８】または、直交する２つの軸のそれぞれを中
心として光軸を回動自在な望遠鏡と、前記望遠鏡の前記
２つの軸を中心とする回転の角度をそれぞれ検出する第
１角度検出手段及び第２角度検出手段と、前記望遠鏡を
前記２つの軸を中心としてそれぞれ回転させる第１回転
駆動手段及び第２回転駆動手段と、前記望遠鏡の光軸を
前記望遠鏡で視準される面上において直交する２つの方
向のいずれか一方の方向に移動させる指令を出力する駆
動指令手段と、該駆動指令手段からの指令に基づいて、
前記第１回転駆動手段と前記第２回転駆動手段とに、入
力された測量装置の傾きに関する情報に応じて決定した
速度比の駆動指令信号を出力し、前記望遠鏡の光軸を前
記面上において絶対水平方向または鉛直方向に移動させ
る駆動制御手段とを有することを特徴とする測量装置で
ある。

【００１９】更には、直交する２つの軸のそれぞれを中
心として光軸を回動自在な望遠鏡と、前記望遠鏡の前記
２つの軸を中心とする回転の角度をそれぞれ検出する第
１角度検出手段及び第２角度検出手段と、前記望遠鏡を
前記２つの軸を中心としてそれぞれ回転させる第１回転
駆動手段及び第２回転駆動手段と、前記望遠鏡の光軸を
前記望遠鏡で視準される面上において直交する２つの方
向のいずれか一方の方向に移動させる指令を出力する駆
動指令手段と、該駆動指令手段からの指令に基づいて、
前記第１回転駆動手段と前記第２回転駆動手段とに、入
力された測量装置の傾きに関する情報と、入力されたロ
ーカル座標系の軸の方向の絶対水平または鉛直からの傾
斜角度とに応じて決定した速度比の駆動指令信号を出力
し、前記望遠鏡の光軸を前記面上において前記ローカル
座標系の２つの軸方向の一方の方向に移動させる駆動制
御手段とを有することを特徴とする測量装置である。

【００２０】上記の測量装置において、前記駆動指令手
段は前記２つの方向の他方向への前記望遠鏡の光軸の移
動を指示する指令をさらに出力し、前記駆動制御手段は
前記指令に基づいて前記望遠鏡の光軸を前記２つの方向
の他方向に移動させることができる。また、上記各測量
装置において、前記測量装置の絶対水平又は鉛直に対す
る傾きを検出する傾斜検出手段をさらに備え、前記測量
装置の傾きに関する情報は前記傾斜検出手段から入力さ
れるようにすることができる。

【００２１】或いは、直交する２つの軸のそれぞれを中
心として光軸を回動自在な望遠鏡と、前記望遠鏡の前記
２つの軸を中心とする回転の角度をそれぞれ検出する第
１角度検出手段及び第２角度検出手段と、前記望遠鏡を
前記２つの軸を中心としてそれぞれ回転させる第１回転
駆動手段及び第２回転駆動手段と、前記望遠鏡の光軸を
前記望遠鏡で視準される面上において所定の方向に移動
させる指令を出力する駆動指令手段と、該駆動指令手段
からの指令に基づいて、前記第１回転駆動手段と前記第
２回転駆動手段とに、前記面上の所定の基準方向を示す
直線上の複数の点を前記望遠鏡でそれぞれ視準したとき
の前記第１角度検出手段及び前記第２角度検出手段の値
に基づいた速度比の駆動指令信号を出力し、前記望遠鏡
の光軸を前記面上において前記基準方向を示す直線と平
行な方向に移動させる駆動制御手段とを有することを特
徴とする測量装置である。

【００２２】前記測量装置において、前記駆動指令手段
は前記所定の方向とは異なる第２の方向への前記望遠鏡
の光軸の移動を指示する指令をさらに出力し、前記駆動
制御手段は前記指令に基づいて前記望遠鏡の光軸を前記
第２の方向に移動させるようにすることができる。さら
に、前記測量装置において、前記駆動指令手段は前記第
２の方向を前記基準方向と垂直な方向として前記望遠鏡
の光軸を移動させるようにすることができる。前記２つ
の軸方向の他方向への前記望遠鏡の光軸の移動を指示す
る指令をさらに出力し、前記駆動制御手段は前記指令に
基づいて前記望遠鏡の光軸を前記基準方向を示す直線と
垂直な方向に移動させるようにすることができる。

【００２３】前記望遠鏡の光軸を前記面上において前記
基準方向を示す直線と平行な方向及びこれと垂直な方向
に容易に移動させることができる。また、別の目的を達
成する本発明は、ほぼ水平な第１の軸とこれに直交する
第２の軸のそれぞれを中心として光軸を回動自在な望遠
鏡と、前記望遠鏡の前記第１の軸を中心とする回転の角
度と前記第２の軸を中心とする回転の角度をそれぞれ検
出する第１角度検出手段及び第２角度検出手段と、前記
望遠鏡を前記第１の軸と前記第２の軸とを中心としてそ
れぞれ回転させる第１回転駆動手段及び第２回転駆動手
段と、前記第１の軸および第２の軸を中心とする望遠鏡
の回転を指示する指令を出力する駆動指令手段と、該駆
動指令手段からの指令に基づいて、前記第１回転駆動手
段と前記第２回転駆動手段とに駆動指令信号を出力する
と共に、前記第１角度検出手段が検出した角度に応じて
前記駆動指令信号の符号を反転させる駆動制御手段とを
有することを特徴とする測量装置である。

【００２４】その場合、前記駆動制御手段は前記駆動指
令手段からの指令が出力されたときの前記第１角度検出
手段の値に基づいて前記駆動指令信号の符号を反転させ
ることが好ましい。上記いずれの測量装置においても、
前記駆動指令手段は手動で操作される駆動指令手段とす
ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態例の装置の基
本的構成は前記従来の測装置１００と同様であり、前記
従来の測量装置１００と同様の機能を有する。そこで同
じ構成部分については同一の符号で引用することによっ
て詳細な説明を省略する。なお、本実施の形態例の装置
は、水平回転及び上下回転の駆動機構を駆動する回転駆
動手段としてモータを備えている。更に、傾斜検出手段
１０６として測量装置の絶対水平面または鉛直面からの
傾斜角を２次元的に検出して傾斜角信号を出力する傾斜
検出手段、例えば水平面内で望遠鏡１０５の光軸と平行
な方向とその直角方向とに配置された、気泡の位置を電
気的に検出する２本の棒状気泡管を備えている。

【００２６】前記望遠鏡１０５の光軸と平行な気泡管か
らの出力信号は、測量装置の任意方向への傾斜角の、望
遠鏡１０５の光軸方向への傾斜成分φ１を示す第１の傾
斜角信号であり、これに直角方向の気泡管からの出力信
号は前記方向と直角な方向への傾斜成分φ２を示す第２
の傾斜角信号である。前記第１の傾斜角信号と前記第２
の傾斜角信号とをまとめて、傾斜角信号という。前記傾
斜角信号と水平角検出手段で検出した水平角αとに基づ
いて、測量装置の最大傾斜の方向の方位角θと最大傾斜
角φとを求めることができる。

【００２７】図１に本実施の形態例の測量装置の主要部
の構成のブロック図を示す。角度検出手段１１は測量装
置の基台１０３に対して自在に水平回転する測量装置本
体１０４の回転角（水平角）を検出する水平角検出手段
１１１と、前記本体１０４に対して自在に上下回転する
望遠鏡１０５の回転角（高度角）を検出する高度角検出
手段１１２とからなる。具体的には水平角エンコーダと
高度角エンコーダとである。前記高度角エンコーダは望
遠鏡１０５の光軸が水平になる位置で、前記水平角エン
コーダは望遠鏡１０５の光軸が基台１０３の所定の位置
の方向となる位置で発生する基準信号によってそれぞれ
ゼロリセットされる。また、所定の操作をすることによ
って望遠鏡１０５の光軸を任意の方向とした位置でそれ
ぞれゼロリセットすることができる。任意の位置でのゼ
ロリセット操作がなされたときは前記基準信号によるゼ
ロリセットは行われない。

【００２８】１２は望遠鏡１０５を構成の一部として共
用する測量対象点までの距離を求める測距手段、具体的
には公知の光波測距装置である。角度検出手段１１及び
測距手段１２は、測量制御手段１６としての演算手段１
５に接続されており、測量制御手段１６は角度検出手段
１１及び測距手段１２を制御すると共に角度検出手段１
１及び測距手段１２からの信号を処理して測量値を求
め、該求めた測量値を表示手段１３に表示する。

【００２９】前記測量制御手段１６は、前記測量値とし
て、前記測量対象点までの距離と高度角及び水平角とに
基づいて視準した点の座標値を求めることができる。前
記座標値は視準した面上に設定されたローカル座標系の
座標値として求めることもできる。演算手段１５にはテ
ンキーなどの押しボタンスイッチを有する入力手段１４
が接続されている。前記入力手段１４からの入力データ
は、測量制御手段１６として演算手段１５が実行する前
記測量値を求めるための処理方法を選択するために用い
られる。また、前記処理に用いるデータ値として用いら
れることもある。

【００３０】１９は前記本体１０４を水平回転させる水
平回転駆動手段、２０は望遠鏡１０５を上下回転させる
上下回転駆動手段である。水平回転駆動手段１９、上下
回転駆動手段２０には、従来装置の駆動指令手段１２０
と類似の駆動指令手段１８の操作に応じて駆動制御手段
１７としての演算手段１５から駆動指令信号が出力され
る。

【００３１】前記入力手段１４からの入力データは駆動
制御手段１７としての演算手段１５に入力され、駆動指
令信号生成のためのデータとして使用されることもあ
る。符号２１で示した前記傾斜検出手段も演算手段１５
に接続されている。演算手段１５は傾斜検出手段２１か
らの傾斜角信号、即ち傾斜角φ１、φ２と水平角検出手
段１１で検出した水平角αとに基づいて最大傾斜方向の
方位角θと最大傾斜角φを算出する。図２において、Ｌ
１は鉛直な長さ１の直線である。Ｌ２は該直線Ｌ１を望
遠鏡光軸に直角な方向に角φ２傾斜させた直線である。
直線Ｌ３は前記直線Ｌ２を望遠鏡光軸に平行な方向に角
φ１傾斜させた直線である。従って直線Ｌ３は、望遠鏡
の光軸に平行な方向と直角な方向を軸方向とする３次元
座標系において直線Ｌ１が３次元的に傾斜した直線であ
り、直線Ｌ１と直線Ｌ３とを含む平面内における傾斜角
は測量装置の最大傾斜角φである。

【００３２】図２を参照してφ、θを求めると、 φ＝Ｓｉｎ−１（Ｓｉｎ２φ２＋Ｃｏｓ２φ２＊Ｓｉｎ２φ１）１／２ θ＝γ＋α ＝Ｔａｎ−１（Ｓｉｎφ２／Ｃｏｓφ２＊Ｓｉｎφ１）＋α ＝Ｔａｎ−１（Ｔａｎφ２／Ｓｉｎφ１）＋α である。

【００３３】但し、方位角θは測量装置の水平角α＝０
の位置を基準（０度）とする角度である。前記算出され
たθ及びφは、測量制御手段１６としての演算手段１
５、及び駆動制御手段１７としての演算手段１５で用い
られる。図３は、駆動指令手段１８の外観を示す図であ
る。駆動指令手段１８には、それぞれ異なる方向を示す
矢印が表示された４つの押しボタンスイッチ１８１〜１
８４が設けられている。押しボタンスイッチ１８１、１
８２はそれぞれ望遠鏡の光軸の左右方向への移動、押し
ボタンスイッチ１８３、１８４はそれぞれ望遠鏡光軸の
上下方向への移動に対応付けられている。中央の押しボ
タンスイッチ１８５は前記対応を反転させるスイッチで
あるが後に詳述する。

【００３４】図４は、図１の装置の回転駆動に係る部分
の構成を詳細に示した図である。駆動指令部１８の１８
１〜１８４（図３参照）のいずれかの押しボタンスイッ
チが押下されると、駆動制御手段１７としての演算手段
１５は、押下された押しボタンスイッチ１８１〜１８４
に応じて、傾斜検出手段２１からの傾斜角信号を参照し
て前記水平回転の駆動速度Ｖｈと前記上下回転の駆動速
度Ｖｖとを決定し、前記駆動速度を表す駆動指令値Ｖ
Ｈ、ＶＶをＤ／Ａコンバータ１９１、２０１に出力す
る。Ｄ／Ａコンバータ１９１、２０１は入力された駆動
指令値をＤ／Ａ変換したアナログ指令値Ｖｈ、Ｖｖをモ
ータ駆動回路１９２、２０２に出力し、モータ駆動回路
１９２、２０２はそのアナログ指令値Ｖｈ、Ｖｖに対応
する速度で水平回転モータ１９３、上下回転モータ２０
３を駆動する。

【００３５】本発明の測量装置では測量作業開始に当た
って行う整準は前記傾斜検出手段が有効に作動する状態
とする程度で良く、従来装置のように正確に行う必要は
ない。その結果、測量装置は鉛直、絶対水平に対して傾
いている。従来の測量装置では、この状態で測量装置の
望遠鏡を測量対象面に正対させ前記望遠鏡を水平回転ま
たは上下回転させると、前記望遠鏡の光軸は前記面上に
おいて絶対水平または鉛直に対して傾斜した方向に移動
することがある。なお、望遠鏡を対象面に正対させると
は、望遠鏡の光軸を測量対象面に対して垂直に設置する
ことである。

【００３６】しかしながら本発明の測量装置では、測量
装置が正確に整準されていなくても、望遠鏡１０５の光
軸は駆動指令手段１８の押しボタン１８１、１８２が押
下された時、前記測量対象面上において絶対水平方向に
移動し、押しボタン１８３、１８４が押下された時、前
記面上において鉛直上下方向に移動する。これは望遠鏡
１０５の水平回転と上下回転とを所定の速度比で同時に
行う事によって実現される。

【００３７】以下、駆動制御手段１７（演算手段１５）
による前記速度比、即ち水平回転及び上下回転の駆動指
令値の決定方法を図５、図６を参照して詳述する。ま
ず、望遠鏡の光軸を絶対水平方向へ移動させるための前
記駆動指令値の決定方法を説明する。図５（Ａ）におい
て、４１は正確に整準された測量装置の望遠鏡を高度角
＝０の状態で水平回転させたときの望遠鏡の光軸の回転
軌跡を示す。即ち望遠鏡の光軸は絶対水平面内で移動す
る。４４はこの水平回転の中心軸であり、鉛直である。
４２は水平角の基準方向であり、α＝０の方向を示して
いる。この測量装置の望遠鏡の光軸を絶対水平方向に速
度Ｖｈｈで移動させるためには、測量装置を速度Ｖｈｈ
で水平回転させればよい。

【００３８】４３は水平角α＝θの方向に角φだけ傾斜
した測量装置の望遠鏡を水平回転させたときの前記望遠
鏡の光軸の回転軌跡である。前記望遠鏡の光軸は絶対水
平から角φ傾斜した面内で移動する。４５はこの水平回
転の中心軸であり、方向角α＝θの方向に角φだけ傾斜
している。直線６１は水平角α＝θ、高度角β＝０の望
遠鏡の光軸の方向を示す。直線６２は水平角α＝θ、高
度角β＝φ（−φ）の望遠鏡の光軸の方向を示す。直線
６３は水平角α＝θ＋９０（θ−９０）、高度角β＝０
の望遠鏡の光軸の方向を示す。

【００３９】このように傾斜した測量装置の望遠鏡の光
軸の水平角α＝θの位置、即ち最大傾斜の方向の位置で
の移動方向４７は絶対水平方向であり、整準された測量
装置の望遠鏡の光軸の移動方向４６と平行である。この
方向の測量対象面上における望遠鏡で視準した点の軌跡
は絶対水平直線である。一方、水平角α＝θ＋９０度の
位置での望遠鏡の光軸の移動方向は、整準された測量装
置では絶対水平方向４８であるが、前記傾斜した測量装
置においては角φだけ傾斜した方向４９となる。この方
向の測量対象面上における望遠鏡で視準した点の軌跡は
絶対水平から角φだけ傾斜した直線である。

【００４０】角φだけ傾斜した測量装置の望遠鏡の光軸
をこの位置において絶対水平方向に速度Ｖｈｈで移動さ
せるためには、ベクトル三角形Ａ（詳細は図５（Ｂ）参
照）に示した如く、前記測量装置の速度Ｖｈｈ＊Ｃｏｓ
φでの水平回転と速度Ｖｈｈ＊Ｓｉｎφの上下回転とを
同時に行うことが必要である。前記２つの位置の中間に
おける望遠鏡の光軸の移動方向は水平角αの変化に伴っ
て変化する。

【００４１】よって、駆動制御手段１７（演算手段１
５）は、望遠鏡の光軸の左右方向移動を指示する押しボ
タン１８１、１８２が押下されたとき、水平回転の駆動
速度Ｖｈ、上下回転の駆動速度Ｖｖを式（１）で決定す
る。復号±は同順であり、押しボタン１８１、１８２に
対応する。 Ｖｈ＝±Ｖｈｈ・Ｃｏｓφ・Ｃｏｓ（α−θ） Ｖｖ＝±Ｖｈｈ・Ｓｉｎφ・Ｓｉｎ（α−θ） ………式（１） かくして、測量装置が絶対水平から傾斜していても望遠
鏡の光軸は絶対水平面内で移動し、測量対象面上におけ
る望遠鏡の光軸の軌跡は絶対水平直線となる。

【００４２】なお、前記説明は便宜上高度角β＝０とし
て説明したが、高度角をβ＝０以外の所定の一定値に保
持しつつ水平回転させた場合にも前記説明を適用するこ
とができる。次に、望遠鏡の光軸を鉛直方向に移動させ
るための前記駆動指令値の決定方法を説明する。図６
（Ａ）は、正確に視準された測量装置の望遠鏡と前記の
如く傾斜した測量装置の望遠鏡を上下回転させたとき、
それぞれの望遠鏡の光軸の軌跡が含まれる平面を示した
ものである。直線６１〜６３は図５（Ａ）の６１〜６３
に対応している。平面６４と平面６５は鉛直で互いに垂
直である、平面６６は平面６５を直線６３を回転中心と
して角φだけ回転させたものである。

【００４３】正確に視準された測量装置の望遠鏡の上下
回転させたときの該望遠鏡の光軸は常に鉛直内で移動す
る。図６（Ａ）に示した水平角α＝θ、θ＋１８０度の
位置では平面６４内で、水平角α＝θ＋９０度、θ＋２
７０度の位置では平面６５内で移動する。鉛直面内での
望遠鏡の光軸の移動は測量対象面上において望遠鏡の光
軸を鉛直線上で移動させる。

【００４４】これに対して角φだけ傾斜した測量装置の
望遠鏡の上下回転に対応する該望遠鏡の光軸の移動は、
α＝θ又はθ＋１８０度の位置では鉛直な平面６４内で
あるが、α＝θ＋９０度、θ＋２７０度の位置では鉛直
から角φだけ傾斜した平面６６内となる。鉛直から角φ
だけ傾斜した平面内での望遠鏡の光軸の移動は測量対象
面上において望遠鏡の光軸を鉛直から角φだけ傾斜した
直線上で移動させる。

【００４５】図６（Ａ）の５０はα＝θ＋９０度の位置
における平面６５内の望遠鏡の光軸の移動方向を示し、
５１は平面６６内の望遠鏡の光軸の移動方向を示す。角
φだけ傾斜した測量装置の望遠鏡の光軸をα＝θ＋９０
度又はθ＋２７０度の位置で鉛直面内で速度Ｖｖｖで移
動させるためには、ベクトル三角形Ｂ（詳細は図６
（Ｂ）参照）に示した如く、前記測量装置の速度Ｖｖｖ
＊Ｓｉｎφでの水平回転と速度Ｖｖｖ＊Ｃｏｓφの上下
回転とを同時に行うことが必要である。そして、前記２
つの位置の中間では水平角αの変化に伴って変化する。

【００４６】即ち、駆動制御手段１７（演算手段１５）
は、望遠鏡の光軸の上下方向移動を指示する押しボタン
１８３、１８４が押下されたとき、水平回転の駆動速度
Ｖｈ、上下回転の駆動速度Ｖｖを式（２）で決定する。
復号は式（１）と同様である。 Ｖｈ＝±Ｖｖｖ・Ｓｉｎφ・Ｓｉｎ（α−θ） Ｖｖ＝±Ｖｖｖ・Ｃｏｓφ・Ｃｏｓ（α−θ） ………式（２） かくして、測量装置が絶対水平から傾斜していても望遠
鏡の光軸は鉛直平面内で移動し、測量対象面上における
望遠鏡の光軸の軌跡は鉛直な直線となる。

【００４７】駆動制御手段１７から前記の如くして決定
された駆動指令値を受けた水平回転駆動手段１９と上下
回転駆動手段２０とによって、測量装置の望遠鏡は、速
度Ｖｈでの水平回転と速度Ｖｖでの上下回転とで同時に
回転駆動されるので、該望遠鏡の光軸の測量対象面上で
の動きは前記２つの回転が合成され、式（１）の場合は
絶対水平な左右移動、式（２）の場合は鉛直な上下移動
となる。

【００４８】これによって、建築物の壁面などに、鉛直
又は絶対水平な直線やこれらの直線上の点を容易に設定
したり、前記直線上の複数の点を効率よく視準し、それ
らの点の位置の計測を容易に行うことができる。また、
前記最大傾斜角φ及び方向角θは測量制御手段１６とし
ての演算手段１５にも読み込まれる。測量制御手段１６
は、水平角エンコーダ１１１及び高度角エンコーダ１１
２で検出した水平角、高度角から、最大傾斜角φと方向
角θとに基づく傾斜補正演算をして、絶対水平面内、又
は鉛直面内での水平角、高度角を算出してその結果を表
示部１３に表示する。この傾斜補正演算は、測量装置の
水平回転、上下回転の回転軸方向を座標軸とする機械座
標系と、絶対水平方向と鉛直方向とを軸方向とする地球
座標系との間の座標変換に他ならない。

【００４９】簡易的には、望遠鏡の光軸に垂直方向への
傾斜成分φ２を用いて水平角のみが補正される。さて、
測量対象面上において望遠鏡の光軸を移動させる方向は
絶対水平方向又は鉛直方向に限られない。例えば図７に
おいて、測量対象面５００上における鉛直方向３０から
角度δだけ傾斜した方向３１またはその垂直方向とする
こともできる。前記傾斜した方向３１およびその垂直方
向は、前記対象面上において絶対水平、鉛直から傾斜し
た直線や該直線上の点の位置を定義するためのローカル
座標系の軸方向と言える。その場合は、演算手段１５に
よって前記最大傾斜角φ及び方向角θに対して角δに基
づく修正を加える。即ち、前記最大傾斜角φの前記対象
面内成分から前記角δを減じて修正最大傾斜角φ’を求
め、式（１）、（２）のφに代えて前記修正最大傾斜角
φ’を用いる。前記最大傾斜角φの前記対象面内成分は
最大傾斜角φと、その方位角θと前記対象面を視準した
ときの方位角との差に基づいて求めることができる。な
お、図７の３２は測量装置本体１０４の基準点である。

【００５０】その結果、前記対象面上において、前記望
遠鏡の光軸は、押しボタンスイッチ１８３、１８４の押
下に応じて鉛直方向から角度δだけ傾斜した方向３１に
移動し、押しボタンスイッチ１８１、１８２の押下に応
じてこれに垂直な方向に沿って移動する。前記絶対水平
又は鉛直からの傾斜角δはテンキーなどの入力手段１４
によって入力することができる。更には、望遠鏡で対象
面上の基準線上の複数の点を視準したときの水平角α及
び高度角βに基づいて決定することもできる。即ち図７
の点１を視準して水平角α１、高度角β１を得、点２を
視準して水平角α２、高度角β２を得たとき、基準線の
鉛直からの傾斜角δは下式で求めることができる。

【００５１】δ＝ａｒｃＴａｎ（Ｓｉｎ（β１−β２）
／Ｓｉｎ（α１−α２））前記角度δに基づく補正は、
駆動指令手段１８の押しボタンスイッチ１８１及び１８
２、或いは１８３及び１８４のいずれか一方の組に対応
する駆動指令信号のみに適用しても良い。前記測量対象
面上における前記望遠鏡の光軸は、適用された組の押し
ボタンスイッチの押下に応じて絶対水平又は鉛直から角
度δだけ傾斜した方向に移動し、適用されなかった組の
押しボタンスイッチの押下に応じて絶対水平方向又は鉛
直方向に移動する。

【００５２】これによって、建築物の壁面などに、鉛直
又は絶対水平に対して所定角度傾斜した直線やこれに直
交する直線又はこれらの直線上の点を容易に設定した
り、前記直線上の複数の点を効率よく視準し、それらの
点の位置を容易に計測することことができる。なお、望
遠鏡の光軸と対象面とが垂直でない場合には前記のよう
に対象面上における望遠鏡の光軸の移動軌跡は直線から
歪むが、点の位置の計測の場合には前記歪み量が望遠鏡
の視野径の１／２以下の範囲であれば測量対象点を探す
作業は容易に行うことができ、その後の作業もわずかな
位置調整作業のみで済むので、従来の装置に比較して効
率的に測量作業を行うことができる。直線や直線上の点
の設定も高度角が大きくない範囲では前記歪み量が小さ
いので実用上問題にならないことが多い。

【００５３】かくして、対象面上において望遠鏡の光軸
を絶対水平又は鉛直な平行線上に移動させること、或い
は絶対水平又は鉛直に対して所定の角度傾斜した平行線
上に移動させることも容易に行うことができる。そして
対象面上に前記平行線や該平行線上の点を設定したり、
前記平行線上の点の位置を計測することを容易に行うこ
とができる。

【００５４】ところで、駆動指令手段１８は図３に示し
たように前記上下回転の回転方向を高度角の値に応じて
自動的に切り換える回転方向自動切り換え機能の作動／
不作動を選択する自動切り換え選択スイッチ１８５を備
えている。これまでの説明は自動切り換え機能不作動が
選択された場合について説明した。自動切り替え機能作
動が選択されると、高度角が９０度未満又は２７０度以
上の場合は上記に従い、高度角が９０度以上２７０度未
満の場合は、式（１）、式（２）のＶｖの符号が反転さ
れる。前記自動切り替え機能は、選択スイッチ１８５の
選択状況を検出した演算手段１５によって実現される。
なお、高度角が９０度または２７０度付近で動作が不安
定となることを防止するため、回転駆動を開始した時の
高度角によって前記符号を反転するか否かを決定する。

【００５５】自動切り替え機能が作動した場合も、前記
望遠鏡の光軸の動きは自動切り替え機能不作動の場合と
同様、絶対水平面内での左右移動又は鉛直面内での上下
移動となる。前記説明した測量装置において、駆動指令
手段１８はジョイスティック式とすることができる。ジ
ョイスティック式駆動指令手段は、左右、前後方向に傾
動自在なジョイスティックを有し左右への傾動によって
測量装置の望遠鏡の光軸の左右方向への移動が、前後方
向への傾動によって望遠鏡の光軸の上下方向への移動が
指令される。そして、前記各移動の速度は前記ジョイス
ティックの傾斜角に応じて設定される。各移動の速度を
自在にコントロールできるので要部では低速として高精
度の作業を行い、さほど重要でない部分では高速として
作業時間を短縮することができる。

【００５６】また、駆動指令手段１８は、演算処理手段
例えばパソコンなどとすることができる。パソコンは所
定の操作に基づいて、望遠鏡の光軸を測量対象面上にお
いて左右方向または上下方向に移動させる指令を駆動制
御手段１７に出力する。前記パソコンからの指令は前記
視準された面上に設定する点の座標差ΔＸ又はΔＹとし
て与えられる場合もある。前記設定する点は望遠鏡で視
準される、前記面上における望遠鏡の光軸の位置であ
る。前記座標差ΔＸ又はΔＹは設計データとして与えら
れる前記設定する点の座標値から求められるが、通常、
前記点の座標値は絶対水平方向及び鉛直方向を座標軸方
向とする座標系の値であるので座標差ΔＸの方向は絶対
水平方向に、座標差ΔＹの方向は鉛直方向に一致してい
る。

【００５７】更に、前記測量装置は、前記望遠鏡の光軸
と同軸、又は平行な細い可視光線、例えばレーザービー
ムを投光する測量装置としても良い。対象面上ので前記
望遠鏡の光軸の位置を確認できるので作業が容易とな
る。なお、従来の技術の項で説明した測量装置に望遠鏡
の光軸と同軸、又は平行なレーザービームを投光する装
置を備えた測量装置は既に知られている。

【００５８】

【発明の効果】本発明装置によれば、正確な整準作業を
しなくても望遠鏡光軸を絶対水平面内及び鉛直面内に移
動させることができる。前記は手動操作される駆動指令
手段によって測量装置を駆動する場合にも実現される。
更に、望遠鏡の光軸を絶対水平線／鉛直線に対して傾斜
した基準線に平行又は垂直な面内で容易に移動させるこ
とができる。

【００５９】また、本発明装置によれば、高度角の値に
関わらず常に作業者の感覚に一致した好適な操作性を提
供する測量装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例の主要部のブロック図。

【図２】測量装置の最大傾斜角、その方向角の算出方法
の説明図。

【図３】図１の装置の駆動指令手段の外観図。

【図４】図１の装置の回転駆動に係る部分の詳細ブロッ
ク図。

【図５】望遠鏡光軸を絶対水平方向に駆動する駆動指令
値の決定方法の説明図。

【図６】望遠鏡光軸を鉛直方向に駆動する駆動指令値の
決定方法の説明図。

【図７】光軸の移動方向を説明する図。

【図８】測量装置の外観図。

【図９】従来の測量装置の駆動指令部の外観の平面図。

【符号の説明】

１１……角度検出手段 １２……測距手段 １４……データ入力手段 １５……演算手段 １８……駆動指令手段 １９……水平回転駆動手段 ２０……上下回転駆動手段 ２１……傾斜検出手段

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直交する２つの軸のそれぞれを中心とし
   て光軸を回動自在な望遠鏡と、 前記望遠鏡の前記２つの軸を中心とする回転の角度をそ
   れぞれ検出する第１角度検出手段及び第２角度検出手段
   と、 前記望遠鏡を前記２つの軸を中心としてそれぞれ回転さ
   せる第１回転駆動手段及び第２回転駆動手段と、 前記望遠鏡の光軸を前記望遠鏡で視準される面上におい
   て所定の方向に移動させる指令を出力する駆動指令手段
   と、 該駆動指令手段からの指令に基づいて、前記第１回転駆
   動手段と前記第２回転駆動手段とに、入力された測量装
   置の傾きに関する情報に応じて決定した速度比の駆動指
   令信号を出力し、前記望遠鏡の光軸を前記面上において
   前記所定の方向に移動させる駆動制御手段とを有するこ
   とを特徴とする測量装置。
2. 【請求項２】 直交する２つの軸のそれぞれを中心とし
   て光軸を回動自在な望遠鏡と、 前記望遠鏡の前記２つの軸を中心とする回転の角度をそ
   れぞれ検出する第１角度検出手段及び第２角度検出手段
   と、 前記望遠鏡を前記２つの軸を中心としてそれぞれ回転さ
   せる第１回転駆動手段及び第２回転駆動手段と、 前記望遠鏡の光軸を前記望遠鏡で視準される面上におい
   て直交する２つの方向のいずれか一方の方向に移動させ
   る指令を出力する駆動指令手段と、 該駆動指令手段からの指令に基づいて、前記第１回転駆
   動手段と前記第２回転駆動手段とに、入力された測量装
   置の傾きに関する情報に応じて決定した速度比の駆動指
   令信号を出力し、前記望遠鏡の光軸を前記面上において
   絶対水平方向または鉛直方向に移動させる駆動制御手段
   とを有することを特徴とする測量装置。
3. 【請求項３】 直交する２つの軸のそれぞれを中心とし
   て光軸を回動自在な望遠鏡と、 前記望遠鏡の前記２つの軸を中心とする回転の角度をそ
   れぞれ検出する第１角度検出手段及び第２角度検出手段
   と、 前記望遠鏡を前記２つの軸を中心としてそれぞれ回転さ
   せる第１回転駆動手段及び第２回転駆動手段と、 前記望遠鏡の光軸を前記望遠鏡で視準される面上におい
   て直交する２つの方向のいずれか一方の方向に移動させ
   る指令を出力する駆動指令手段と、 該駆動指令手段からの指令に基づいて、前記第１回転駆
   動手段と前記第２回転駆動手段とに、入力された測量装
   置の傾きに関する情報と、入力されたローカル座標系の
   軸の方向の絶対水平または鉛直からの傾斜角度とに応じ
   て決定した速度比の駆動指令信号を出力し、前記望遠鏡
   の光軸を前記面上において前記ローカル座標系の２つの
   軸方向の一方の方向に移動させる駆動制御手段とを有す
   ることを特徴とする測量装置。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載の測量装
   置において、 前記駆動指令手段は前記２つの方向の他方向への前記望
   遠鏡の光軸の移動を指示する指令をさらに出力し、 前記駆動制御手段は前記指令に基づいて前記望遠鏡の光
   軸を前記２つの方向の他方向に移動させることを特徴と
   する測量装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４に記載の測量装置に
   おいて、 前記測量装置の絶対水平又は鉛直に対する傾きを検出す
   る傾斜検出手段をさらに備え、 前記測量装置の傾きに関する情報は前記傾斜検出手段か
   ら入力されることを特徴とする測量装置。
6. 【請求項６】 直交する２つの軸のそれぞれを中心とし
   て光軸を回動自在な望遠鏡と、 前記望遠鏡の前記２つの軸を中心とする回転の角度をそ
   れぞれ検出する第１角度検出手段及び第２角度検出手段
   と、 前記望遠鏡を前記２つの軸を中心としてそれぞれ回転さ
   せる第１回転駆動手段及び第２回転駆動手段と、 前記望遠鏡の光軸を前記望遠鏡で視準される面上におい
   て所定の方向に移動させる指令を出力する駆動指令手段
   と、 該駆動指令手段からの指令に基づいて、前記第１回転駆
   動手段と前記第２回転駆動手段とに、前記面上の所定の
   基準方向を示す直線上の複数の点を前記望遠鏡でそれぞ
   れ視準したときの前記第１角度検出手段及び前記第２角
   度検出手段の値に基づいた速度比の駆動指令信号を出力
   し、前記望遠鏡の光軸を前記面上において前記基準方向
   を示す直線と平行な方向に移動させる駆動制御手段とを
   有することを特徴とする測量装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の測量装置において、 前記駆動指令手段は前記所定の方向とは異なる第２の方
   向への前記望遠鏡の光軸の移動を指示する指令をさらに
   出力し、 前記駆動制御手段は前記指令に基づいて前記望遠鏡の光
   軸を前記第２の方向に移動させることを特徴とする測量
   装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の測量装置において、 前記駆動制御手段は、前記第２の方向を前記基準方向と
   垂直な方向として前記望遠鏡の光軸を移動させることを
   特徴とする測量装置。
9. 【請求項９】 ほぼ水平な第１の軸とこれに直交する第
   ２の軸のそれぞれを中心として光軸を回動自在な望遠鏡
   と、 前記望遠鏡の前記第１の軸を中心とする回転の角度と前
   記第２の軸を中心とする回転の角度をそれぞれ検出する
   第１角度検出手段及び第２角度検出手段と、 前記望遠鏡を前記第１の軸と前記第２の軸とを中心とし
   てそれぞれ回転させる第１回転駆動手段及び第２回転駆
   動手段と、 前記第１の軸および第２の軸を中心とする望遠鏡の回転
   を指示する指令を出力する駆動指令手段と、 該駆動指令手段からの指令に基づいて、前記第１回転駆
   動手段と前記第２回転駆動手段とに駆動指令信号を出力
   すると共に、前記第１角度検出手段が検出した角度に応
   じて前記駆動指令信号の符号を反転させる駆動制御手段
   とを有することを特徴とする測量装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の測量装置において、 前記駆動制御手段は、前記駆動指令手段からの指令が出
    力されたときの前記第１角度検出手段の値に基づいて前
    記駆動指令信号の符号を反転させることを特徴とする測
    量装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜請求項１０のいずれかに記
    載の測量装置において、 前記駆動指令手段は手動操作される駆動指令手段である
    ことを特徴とする測量装置。