JP2003021514A - 測量機械用の機械高測定装置とそれを用いた測量機械、及び測量機械の機械高測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、経験や専門性がそれほど必要でな
く、作業負担が軽く、測量者が一人でも容易且つ正確に
測定できる測定機械用の機械高測定装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】本発明の測量機械用の機械高測定装置は、
レーザー光を照射するとともに反射してきたレーザー光
を受光して光路距離を算出するレーザー距離測定部２
と、レーザー距離測定部２から照射されたレーザー光を
測定基準点Ｐの方向へ向けるとともに反射されたレーザ
ー光をレーザー距離測定部２の方向へ向けて、測定機械
の光学的求心機構の光軸とレーザー光の往復光路の一部
を接近させる直角プリズム１２を備えたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トータルステーシ
ョン等の距離と角度の測定が可能な測量機械の機械高を
測定する機械高測定装置と、それを用いた測量機械、及
び測量機械の機械高測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、測定対象までの距離と角度の測定
が可能な測量機械にはトータルステーションやＥＤＭセ
オドライト等があり、電子技術が駆使されて操作盤から
の入力により水平距離や、比高、斜距離、測定対象の３
次元座標等を瞬時に出力し、ディスプレー上に表示した
り、プリントアウトすることができる。従って、このよ
うな測量機械を使用すれば、測量者の負担を軽くしなが
ら、比較的簡単に3次元地形のデータベース等を構築す
ることができるものである。

【０００３】しかし、このトータルステーション等の測
量機械で３次元地形等の座標を測定するためには、前提
として測定を行う測量機械の機械高を知ることが必要に
なる。すなわち、測量は、測定基準点上にこの測定装置
を置き、回動自在に取付けられた望遠鏡の視準方向を定
めて測定するが、測量機械は三脚に載った状態で測定す
るため、垂直方向の座標は地上からの視準位置の高さ、
すなわち機械高が相対的な座標に対して考慮されなけれ
ばならないことが理由である。従って、この機械高を入
力すれば直ちに３次元地形データベースを作成すること
ができる。

【０００４】ところで、測量機械の機械高の測定方法と
して従来提案されている方法を大別すると、概ね （１）巻尺や定規を使って、測量測定基準点から三脚上
の機械中心までの距離を測定する方法、（２）測量機械
の望遠鏡に反射ミラーを取付け、測量機械の真下の測量
測定基準点を視準し、測量機械の中心から反射ミラーま
での距離と望遠鏡の回転角度から機械高を算出する方
法、（３）測量機械の下方の地上に所定の距離だけ離し
たターゲットを置きそれぞれのターゲットに光線を照射
したときの光線のなす角度とターゲット間の距離から機
械高を算出する方法、の3つの方法に分かれる。図４は
従来の機械高測定方法（２）を行う測量機械の全体図、
図５は従来の機械高測定方法（３）を行う測量機械の全
体図である。

【０００５】従来の機械高測定方法（２）は、例えば特
開平１０−２０６１５２号公報等で提案されているもの
で、図４に示すように測量機械の望遠鏡４０の先端に反
射ミラーユニットを取付け、反射ミラーユニットに、光
軸に対し角度θだけ傾斜して反射ミラー４１を取付ける
ものである。そして、望遠鏡４０から反射ミラー４１を
介して基点Ｐを視準したときの望遠鏡の振り角γを、測
量機械の内部に設けた測角器によって測定する。このよ
うにして得た角度θ、振り角γ、測量機械の中心Ｏから
反射ミラー４１までの距離ａとから、三角法を用いて機
械高Ｈを求める方法である。

【０００６】また、従来の機械高測定方法（３）は、例
えば特開平１１−３０４４６６号公報等で提案されてい
るもので、図５に示すように既知の長さＬだけ離隔した
２測定基準点Ｐ，Ｃを有する基準尺４２を、その一方の
測定基準点Ｐを測量機械の水平軸中心の鉛直下方に位置
させた測点に一致させて地表に設置し、この基準尺４２
の設置状態における水平方向からの傾斜角γを求めると
ともに、高度角測定装置により水平方向と基準尺の一方
の測定基準点Ｃとの俯角βとを検出し、これらの長さ
Ｌ、傾斜角γ、俯角βを用いて、機械高Hを演算するも
のである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の機械
高測定方法（１）の巻尺や定規で測量測定基準点から機
械中心まで測定する方法は、不正確であるだけでなく、
上端と下端の両端を別の測定者が保持して測定しなけれ
ばならず、人手が必要で非効率な方法であった。

【０００８】また、特開平１０−２０６１５２号公報等
で提案されている機械高測定方法（２）は、反射ミラー
４１を使って基点Ｐを視準したときの望遠鏡４０の振り
角γを測定するのは専門性を要求されるものであり、振
り角γは小さく、比較的大きな誤差が生じるものであっ
た。作業量が増すため、測量を繰り返す作業者にとって
は負担の大きい方法であった。

【０００９】また、特開平１１−３０４４６６号公報等
で提案されている従来の機械高測定方法（３）は、所定
の距離だけ離したターゲットとして基準尺４２を測点に
一致させておく必要があり、この操作はなかなか面倒で
あり、技術を要すものであった。作業量が増すため、屋
外を歩き回って測量を繰り返す作業者にとってはこの操
作は負担が大きかった。演算は三角関数の計算を行う必
要があり、基準尺の一方の測定基準点が測点に一致して
いない場合の演算はきわめて複雑なものとなる。こうし
たことから誤差が避けられない方法であった。

【００１０】そこで、本発明は、経験や専門性がそれほ
ど必要でなく、作業負担が軽く、測量者が一人でも容易
且つ正確に測定できる測定機械用の機械高測定装置を提
供することを目的とする。

【００１１】また、本発明は、経験や専門性がそれほど
必要でなく、作業負担が軽く、測量者が一人でも容易且
つ正確に測定できる測量機械を提供することを目的とす
る。

【００１２】さらに、本発明は、経験や専門性がそれほ
ど必要でなく、作業負担が軽く、測量者が一人でも容易
且つ正確に測定できる測量機械の機械高測定方法を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の測量機械用の機械高測定装置は、レーザー
光を照射するとともに反射してきたレーザー光を受光し
て光路距離を算出するレーザー距離測定部と、レーザー
距離測定部から照射されたレーザー光を測定基準点の方
向へ向けるとともに反射されたレーザー光をレーザー距
離測定部の方向へ向けて、測定機械の光学的求心機構の
光軸とレーザー光の往復光路の一部を接近させる光路回
転部を備えたことを特徴とする。

【００１４】これにより、経験や専門性がそれほど必要
でなく、作業負担が軽く、測量者が一人でも容易且つ正
確に測定できる。

【００１５】本発明の測量機械は、光学的求心機構を備
え、三脚上に載置されて測定対象までの距離と角度を測
定できる測量機械であって、上述の測量機械用の機械高
測定装置が設けられ、該機械高測定装置によって機械高
が測定されることを特徴とする。

【００１６】これにより、経験や専門性がそれほど必要
でなく、作業負担が軽く、測量者が一人でも容易且つ正
確に測定できる。

【００１７】また、本発明の測量機械の機械高測定方法
は、レーザー光を照射するレーザー距離測定部から反射
部までのレーザー光の往復光路の一部を、測量機械の光
学的求心機構の光軸に対して平行且つ接近させて設け、
基準となる基準面で機械高の測定とこのときのレーザー
距離測定部による光路距離の算出を行うとともに、測量
現場でのレーザー距離測定部による光路距離の算出を行
い、該測量現場における機械高の変動をレーザー距離測
定部による光路距離の変動として算出して測量現場の機
械高を測定することを特徴とする。

【００１８】これにより、経験や専門性がそれほど必要
でなく、作業負担が軽く、測量者が一人でも容易且つ正
確に測定できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の発明は、
レーザー光を照射するとともに反射してきたレーザー光
を受光して光路距離を算出するレーザー距離測定部と、
レーザー距離測定部から照射されたレーザー光を測定基
準点の方向へ向けるとともに反射されたレーザー光をレ
ーザー距離測定部の方向へ向けて、測定機械の光学的求
心機構の光軸とレーザー光の往復光路の一部を接近させ
る光路回転部を備えたことを特徴とする測量機械用の機
械高測定装置であるから、レーザー距離測定部によって
測定した光路距離の変動が機械高の変動として算出する
ことができ、レーザー光によって光路距離を測るだけで
あるため、容易且つ正確に測定できる。本明細書におい
て光路距離というのは、距離測定部から照射されたレー
ザー光が反射板で反射されて再び戻る距離の半分のこと
を意味する。同様に、接近というのは、測定基準点及び
少し離して設置されたレーザー照射点の位置で、両点の
高さに差があるが、測定上、これがまだ測定誤差内とし
て許容できるような距離の範囲に収まるように上記の光
軸と往復光路を近づけることを意味する。

【００２０】本発明の請求項２記載の発明は、レーザー
光を反射するための反射部を備え、該反射部が、光学的
求心機構によって位置合わせを行う測定基準点と重なっ
たもしくは接近した位置のレーザー照射点に設置される
ことを特徴とする請求項１記載の測量機械用の機械高測
定装置であるから、レーザー光の往復光路は光学的求心
機構の光軸に接近した位置関係となり、反射レーザー光
は光学的求心機構の光軸に平行もしくは略平行に逆行し
てレーザー受光部に入射し、レーザー距離測定部によっ
て測定した光路距離の変動が機械高の変動として算出で
きる。また、反射部を設けたため反射レーザー光の強度
を適切な値に調節でき、レーザー光によって光路距離を
測るだけであるから、容易且つ正確に測定できる。

【００２１】本発明の請求項３記載の発明は、光学的求
心機構の光軸と光路回転部から反射部までのレーザー光
の光路が平行且つ接近して設けられ、機械高の変動をレ
ーザー距離測定部による光路距離の変動として算出する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の測量機械用
の機械高測定装置であるから、光学的求心機構の光軸と
光路回転部から反射部間のレーザー光の光路が平行且つ
接近して設けられているため、正確に機械高の変動を算
出することができる。なお、平行且つ接近というのは、
平行関係にあって近距離にあるもののほか、互いに僅少
角のねじれの関係（略平行の関係）で光軸と光路間の距
離が最短距離となるものを含む意味である。

【００２２】本発明の請求項４記載の発明は、距離演算
部が、測量機械の機械高Hを次式で算出することを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の測量機械用の機
械高測定装置（ H=H1＋Ｓ2−Ｓ1 ここで、H1は基準と
する基準面で測定した機械高、Ｓ1はこの機械高H1を測
定したときの距離演算部の光路距離、Ｓ2は測量現場で
測定した光路距離 ）であるから、基準とする基準面で
機械と光路距離を正確に測っておけば、単純な加減算を
行うだけで正確に機械高の変動を算出することができ
る。

【００２３】本発明の請求項５記載の発明は、測定機械
の台座に設けられた予備の光学的求心機構取付け部に装
着されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載の測量機械用の機械高測定装置であるから、測定機械
の台座の予備の光学的求心機構取付け部を利用して機械
高測定装置を装着することができ、既存の測定機械に対
しても外付けすることで簡単且つ容易に機械高を測定す
ることができる。

【００２４】本発明の請求項６記載の発明は、レーザー
距離測定部には、光路回転部を介して反射部に向けてレ
ーザー光を照射できる発光部と、光路回転部を介して反
射部で反射されたレーザー光を受光する受光部と、照射
するレーザー光と受光したレーザー光の位相差から距離
を算出する距離演算部が設けられていることを特徴とす
る請求項１〜５のいずれかに記載の測量機械用の機械高
測定装置であるから、簡単な構成で光路距離を正確に算
出することができる。

【００２５】本発明の請求項７記載の発明は、光学的求
心機構を備え、三脚上に載置されて測定対象までの距離
と角度を測定できる測量機械であって、光学的求心機構
の光軸と、反射部と光路回転部との間のレーザー光の往
復光路を光軸と平行且つ接近させて請求項１〜６のいず
れかの測量機械用の機械高測定装置が設けられ、該機械
高測定装置によって機械高が測定されることを特徴とす
る測量機械であるから、光学的求心機構の光軸と光路回
転部から反射部間のレーザー光の光路が平行且つ接近し
て設けられているため、正確に機械高の変動を算出する
ことができる。

【００２６】本発明の請求項８記載の発明は、請求項７
記載の測量機械がデータレコーダを備えたトータルステ
ーションであって、機械高測定装置の測定した機械高が
トータルデコーダに入力されることを特徴とする測量機
械であるから、電子化されたトータルステーションのデ
ータレコーダに測定した機械高をそのまま自動的に入力
することができ、3次元地形のデータベースを構築する
ことが可能となる。

【００２７】本発明の請求項９記載の発明は、レーザー
光を照射するレーザー距離測定部から反射部までのレー
ザー光の往復光路の一部を、測量機械の光学的求心機構
の光軸に対して接近させて設け、基準となる基準面で機
械高の測定を行うとともにレーザー距離測定部によって
このときの光路距離の算出を行い、さらに測量現場でレ
ーザー距離測定部による光路距離の算出を行って、該測
量現場における機械高の変動をレーザー距離測定部によ
る光路距離の変動として算出して測量現場の機械高を測
定することを特徴とする測量機械の機械高測定方法であ
るから、基準とする基準面で機械と光路距離を正確に測
っておけば、機械高の変動を算出することができる。

【００２８】本発明の請求項１０記載の発明は、レーザ
ー光の往復光路の一部を、測量機械の光学的求心機構の
光軸に対して平行に設けたことを特徴とする請求項９記
載の測量機械の機械高測定方法であるから、正確に機械
高の変動を算出することができる。

【００２９】本発明の請求項１１記載の発明は、機械高
Ｈを、次式で算出することを特徴とする請求項９または
１０に記載の測量機械用の機械高測定装置（ H=H1＋Ｓ
2−Ｓ1 ここで、H1は基準とする基準面で測定した機械
高、Ｓ1はこの機械高H1を測定したときの距離演算部の
光路距離、Ｓ2は測量現場で測定した光路距離 ）であ
るから、基準とする基準面で機械と光路距離を正確に測
っておけば、単純な加減算を行うだけで正確に機械高の
変動を算出することができる。 （実施の形態１）以下、本発明における実施の形態１に
おける測量機械用の機械高測定装置とそれを用いた測量
機械、及び測量機械の機械高測定方法について説明す
る。図１は本発明の実施の形態１における測量機械用の
機械高測定装置を取付けた測量機械の全体図、図2は本
発明の実施の形態１における測量機械用の機械高測定装
置の構成図、図３（ａ）は本発明の実施の形態１におけ
る測量機械用の機械高測定装置の測定原理を示す基準状
態図、図３（ｂ）は本発明の実施の形態１における測量
機械用の機械高測定装置の測定原理を示す測定現場の状
態図である。

【００３０】図１において、１は測定対象までの距離と
角度の測定が可能なトータルステーション（実施の形態
1における本発明の測量機械）、２はトータルステーシ
ョン１に装着されレーザー光を照射するとともに反射し
てきたレーザー光を受光して光路距離を算出する機械高
測定装置、２ａは機械高測定装置２のレーザー距離測定
部、３は三脚である。レーザー光としては、目への安全
に配慮してＪＩＳ６８０２のクラス１またはクラス2の
レーザー光を利用する。４はトータルステーション1の
望遠鏡、５は測量のための測定基準点Ｐの求心を行う求
心望遠鏡（実施の形態1における本発明の光学的求心機
構）、６は求心望遠鏡５がトータルステーション１の本
体側面から覗き込めるようにするための求心用直角プリ
ズム、７は光軸を確保するための貫通筒である。そし
て、８はトータルステーション１を載置する台座、９は
トータルステーション1の整準を行うために台座８に3箇
所設けられた整準機構である。１０は、台座８に設けら
れた求心望遠鏡５の予備の取付け部（実施の形態1にお
ける本発明の光学的求心機構取付け部）であり、機械高
測定装置2を外付けで装着することができる。なお、取
付け部１０に機械高測定装置2を装着するのでなく、ト
ータルステーション１に機械高測定装置2を内蔵させて
一体構造の測量機械とするのでもよい。なお、図１にお
いて、「Ｏ」は望遠鏡４の機械中心（視準位置）、
「Ｐ」は測定基準点を示し、「Ｈ」は機械高さを示して
いる。

【００３１】１１は距離計測のために測定基準点Ｐに置
かれるレーザー反射部（実施の形態1における本発明の
反射部）である。レーザー反射部１１は、コーナーキュ
ーブまたは赤色反射板等のレーザー光専用反射板等で構
成され、レーザー光の光路距離の変動を機械高Ｈの変動
として算出することができる。レーザー反射光の強度が
受光部にとって適切な強度であれば、レーザー反射部１
１を用いないで測定をすることも可能ではあるが、測定
基準点Ｐの反射率が大きすぎても小さすぎても機械高測
定装置２は正常に動作しないため、レーザー反射部１１
を設けるのがよい。通常、地表の測定基準点Ｐからの反
射光量は微弱であるため、測定基準点Ｐの近傍のレーザ
ー照射点上に適当な強さのレーザー光を反射するレーザ
ー反射部１１をおくことにより受光量を適当な値に調節
できる。なお、レーザー光の受光量は機械高Ｈが変化し
ても大きく変化しない。実施の形態１のレーザー距離測
定部２ａからの往復光路は、レーザー照射点までの往路
の光軸と、レーザー照射点からの復路の光軸が一般のレ
ーザー距離計と同様に、ごく僅かずれた光路で反射され
るようになっている。

【００３２】１２は機械高測定装置2から照射されたレ
ーザー光をレーザー反射部１１の方向へ向けるとともに
このレーザー反射部１１で反射されたレーザー光を機械
高測定装置2の方向へ向ける直角プリズム（実施の形態1
における本発明の光路回転部）、１２ａはプリズム支持
部である。直角プリズム１２は機械高測定装置２から筒
状に延長されたプリズム支持部１２ａに保持される。プ
リズム支持部１２ａの先端には貫通筒７にレーザー光を
出射できるように開口が設けられている。なお、光路回
転部としては、プリズムに代えて、光路を回転させるこ
とが可能な反射板等で代替できる。

【００３３】ところで、直角プリズムはトータルステー
ションの光学的求心機構の光軸に近接して配置する必要
があるため、光軸を確保することから貫通筒7の光学的
開口面積を狭めることになってしまう。その結果、求心
望遠鏡５の視野が若干暗くなる。そこで、求心操作する
とき視野の明るさが下がるのを抑えるため、直角プリズ
ムの大きさは貫通筒7の光学的開口面積の半分以下にし
ている。これにより、求心望遠鏡５の視野の明るさが下
がるのが半分程度ですみ、求心操作に際して支障が生じ
ることがない。

【００３４】次に、本実施の形態１における測量機械用
のレーザー距離測定部２ａの構成について説明する。図
２において、２１は直角プリズム１２を介して反射部１
１に向けてレーザー光を照射できる半導体レーザー（実
施の形態1における本発明の発光部）、２２は直角プリ
ズム１２を介してレーザー反射部１１で反射されたレー
ザー光を受光するフォトダイオード（実施の形態1にお
ける本発明の受光部）、２３，２４はコンデンサレン
ズ、２３ａ，２４ａはレーザー光を導く光ファイバ、２
５は入出用プリズム、２６は対物レンズである。半導体
レーザー２１はＪＩＳ６８０２のクラス１またはクラス
2のレーザー光を発振する。また、対物レンズ２６は、
遠距離からのレーザー反射光を効果的に集め受光するた
め直径の大きな（開口の大きな）レンズを使用してい
る。対物レンズ２６を経て直角プリズム１２で９０°回
転されたレーザー光は反射部１１のレーザー反射部１１
で反射され、再び直角プリズム１２で９０°回転された
後、入出用プリズム２５でフォトダイオード２２に送ら
れる。２７は半導体レーザー２１を駆動するドライバ、
２８は水晶発振器等の基準のクロックを発生する時計手
段である。２９は時計手段２８から送られたクロックを
分周して所定の周波数の駆動電流をつくる変調回路、３
０は電源である。また、３１はフォトダイオード２２で
受光されたパルスを増幅するアンプ、３２はアンプ３１
からの出力からサンプルホールドしてＡＤ変換する検出
回路、３３は検出回路３２の出力と変調回路２９の出力
とからレーザー光の位相差を演算し、光路距離を算出す
る距離演算部である。距離演算部３３では、実測した光
路の半分を光路距離として算出する。そして、３４は制
御手段、３５はメモリである。制御手段３４はマイクロ
プロセッサ等で構成され、メモリ３５からプログラムを
ロードすることにより、各制御機能手段として機能す
る。メモリ３５には、後述する光路距離の変動を計算す
るためのデータや基準面での機械高のデータを格納する
ことができ、距離演算部３３がこれらのデータに基づい
て機械高Ｈを計算する。距離演算部３３で演算された結
果は、制御手段３４によってメモリ３５に格納される
が、必要に応じて図示しないインターフェースを介して
トータルステーション１に装備されたトータルデコーダ
（図示しない）に出力される。このとき、トータルステ
ーション１の測定結果に機械高Ｈが直ちに反映され、自
動的に3次元地形のデータベースを構築することが可能
となる。なお、機械高測定装置２の構成は、レーザー光
を使用して距離を計測するものであれば、上記構成に限
られないのはいうまでもない。

【００３５】以下、本実施の形態１の機械高測定装置の
機械高Ｈを正確に測定する原理について以下説明する。
測定機械の機械高Ｈは測定現場の設置状況に応じて変動
がある。この変動を考慮した測定を行おうと思えば、測
定現場ごとに直接それぞれの機械中心Ｏと測定基準点Ｐ
の位置を一致させて、高さを実測する必要がある。しか
し、本発明は機械中心Ｏと測定基準点Ｐの距離を実測す
るのではなく、基準の状態における正確な機械高Ｈの実
測値と、測定現場ごとに距離の変動相当分をレーザー光
を用いて実測し、測定し易い光路距離を測定して、直接
高さを測定しないというところに特徴がある。

【００３６】すなわち、図３（ａ）に示すように、基準
の状態となる基準面で機械中心Ｏと測定基準点Ｐの位置
を一致させて、機械高Ｈ１を巻尺または定規等で正確に
実測する。このときの機械高測定装置が測定した光路距
離Ｓ1は、水平距離Ｓ1aと垂直距離Ｓ1bの和になる。 Ｓ1＝Ｓ1a＋Ｓ1b 次に、図３（ｂ）に示すように、測定現場で機械高測定
装置によって光路距離Ｓ2を測定すると、光路距離Ｓ2は
水平距離Ｓ2aと垂直距離Ｓ2bの和となる。 Ｓ2＝Ｓ2a＋Ｓ2b 測定現場ごとの変動高さΔＨは、 ΔＨ＝Ｈ−Ｈ1 ΔＨ＝Ｓ2b−Ｓ1b 従って、Ｈ＝Ｈ1＋Ｓ2b−Ｓ1bであり、Ｓ1a＝Ｓ2aであ
るから、 Ｈ＝Ｈ1＋ΔＨ ＝Ｈ1＋Ｓ2b−Ｓ1b ＝Ｈ1＋Ｓ2−Ｓ1 が得られる。

【００３７】これは、機械高Ｈの変動相当分ΔＨが基準
状態の光路距離と、測定現場の光路距離の差（Ｓ2−Ｓ
1）で正確に測定できることを示している。本実施の形
態１では、レーザー反射部１１は測量基準点Ｐに接近ま
たは重ねて置かれ、直角プリズム１２を用いているの
で、求心望遠鏡５の光軸の高さである機械高Ｈが正確に
測定現場の光路距離の差となる。

【００３８】しかし、レーザー反射部１１と測量基準点
Ｐが接近しておれば、僅少なねじれ角をもつねじれの関
係（略平行）であっても、光路距離は正確に算出が可能
である。この場合、直角プリズム１２でなく別の所定角
度の回転を加えることになる。例えば、取付けの都合上
直角以外の角度で回転させなければならない場合等であ
る。もちろん、測定基準点Ｐからレーザー反射部１１が
離れ、２つの高さに差が出てきて誤差内に収まらず無視
できなくなるような位置になれば、略平行といっても許
容範囲を超える。測定基準点Ｐとレーザー照射点の高さ
がほぼ一致していることがこの測定方法の前提だからで
ある。本実施の形態１においては、予備の取付け部１０
にレーザー距離測定部２ａを設置しているが、求心操作
に対して大きな影響（視野の明るさ）を及ぼさないよう
に、積極的にこのねじれの関係を用いるのが好適であ
る。

【００３９】ここで、本実施の形態１の機械高測定装置
を使用するときの手順と動作について説明する。図１に
示すように、トータルステーション１の求心望遠鏡５の
予備の取付け部１０に機械高測定装置を装着する。機械
高測定装置が内蔵されたトータルステーション１の場合
にはそのまま用いる。先ず、基準となる基準面で機械中
心Ｏと測定基準点Ｐの位置を一致させて位置合わせを行
う。求心望遠鏡５の視野の中心が測定基準点Ｐと重なっ
たとき、機械高H1とそのときの光路距離Ｓ1を実測す
る。

【００４０】すなわち、別途用意した別の定規等で正確
に機械高H1を実測すると同時に、機械高測定装置２を動
作させて光路距離Ｓ1を測定する。機械高測定装置２か
ら発せられたレーザー光は直角プリズム１２を経由して
求心望遠鏡５の光軸に平行に放射され、測定基準点Ｐ上
に照射される。レーザー光はレーザー照射点上に置いた
レーザー反射部１１によって反射され、復路を逆行し、
再び直角プリズム１２を経由して機械高測定装置２のフ
ォトダイオード２２に入射する。この経路の半分の距離
Ｓ1が距離演算部３３から出力される。これらは図示し
ない操作パネルからメモリ３５に記憶される。

【００４１】続いて、トータルステーション１を測量現
場に移動し、機械中心Ｏと測定基準点Ｐの位置を求心望
遠鏡５で一致させ、この状態で機械高測定装置を操作
し、このときの光路距離Ｓ2を測定する。このデータも
メモリ３５に記憶され、距離演算部３３がこれらのデー
タに基づいて機械高を計算する。距離演算部３３で演算
された結果は、メモリ３５に格納されるが、トータルス
テーション１に装備されたトータルデコーダに出力さ
れ、機械高がトータルステーション１に記録されること
になる。なお、このとき距離演算部３３等はトータルス
テーション１のデータ処理部を構成することになる。ト
ータルステーション１にはＬＣＤ等のディスプレーが設
けられているので、ディスプレーにこの機械高を反映し
た水平距離や、比高、斜距離、測定対象の３次元座標等
を瞬時に表示したり、接続したプリンターによりこれら
をプリントアウトすることができる。これにより、機械
高の確認をすることができる。

【００４２】以上説明したように、本実施の形態１の機
械高測定装置は、トータルステーション１の機械高Ｈ
を、求心望遠鏡５を用いて機械高測定装置２によって容
易かつ正確に測定でき、データレコーダに自動的に記録
することが可能である。また、本機械高測定装置を外付
けするが、台座８に設けられた求心望遠鏡５の予備の取
付け部を利用するため、求心視野は直角プリズム１２を
入れた分だけ暗くなるが、明るさの低下はほんのわずか
であり、事実上求心機構の光学系を障害するものとはな
らない。

【００４３】また、従来、トータルステーション１を測
定基準点Ｐに設置する際に、振り下げを用いてトータル
ステーション１が測定基準点Ｐの鉛直上方にくるよう位
置決めを行っていたが、本実施の形態1では、光学的求
心機構の光軸に沿って機械高測定装置２からのレーザー
光が放射されるから、レーザー光の照射点を目印にしな
がらトータルステーション１を測定基準点Ｐの鉛直上方
に設置することが可能になる。従って、従来のような振
り下げを用いることが不要になり、作業の能率向上が著
しい。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項1記載の測量機械用の機械高測定装置は、レー
ザー距離測定部と、測定機械の光学的求心機構の光軸と
レーザー光の往復光路の一部を接近させる光路回転部を
備えたから、レーザー距離測定部によって測定した光路
距離の変動が機械高の変動として算出することができ、
レーザー光によって光路距離を測るだけであるため、容
易且つ正確に測定できる。

【００４５】本発明の請求項２記載の測量機械用の機械
高測定装置は、反射部が測定基準点と重なったもしくは
接近した位置のレーザー照射点に設置されるから、レー
ザー光の往復光路は光学的求心機構の光軸に接近した位
置関係となり、反射レーザー光は光学的求心機構の光軸
に平行もしくは略平行に逆行してレーザー受光部に入射
し、レーザー距離測定部によって測定した光路距離の変
動が機械高の変動として算出できる。また、反射部を設
けたため反射レーザー光の強度を適切な値に調節でき、
レーザー光によって光路距離を測るだけであるから、容
易且つ正確に測定できる。

【００４６】本発明の請求項３記載の測量機械用の機械
高測定装置は、光学的求心機構の光軸と光路回転部から
反射部までのレーザー光の光路が平行且つ接近して設け
られ、機械高の変動をレーザー距離測定部による光路距
離の変動として算出するから、光学的求心機構の光軸と
光路回転部から反射部間のレーザー光の光路が平行且つ
接近して設けられているため、正確に機械高の変動を算
出することができる。

【００４７】本発明の請求項４記載の測量機械用の機械
高測定装置は、距離演算部が、測量機械の機械高HをH=H
1＋Ｓ2−Ｓ1（ H1は基準とする基準面で測定した機械
高、Ｓ1はこの機械高H1を測定したときの距離演算部の
光路距離、Ｓ2は測量現場で測定した光路距離 ）で算
出するから、基準とする基準面で機械と光路距離を正確
に測っておけば、単純な加減算を行うだけで正確に機械
高の変動を算出することができる。

【００４８】本発明の請求項５記載の測量機械用の機械
高測定装置は、測定機械の台座に設けられた予備の光学
的求心機構取付け部に装着されることを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載の測量機械用の機械高測定装
置であるから、測定機械の台座の予備の光学的求心機構
取付け部を利用して機械高測定装置を装着することがで
き、既存の測定機械に対しても外付けすることで簡単且
つ容易に機械高を測定することができる。

【００４９】本発明の請求項６記載の測量機械用の機械
高測定装置は、レーザー距離測定部には、レーザー光を
照射できる発光部と、反射されたレーザー光を受光する
受光部と、照射するレーザー光と受光したレーザー光の
位相差から距離を算出する距離演算部が設けられている
から、簡単な構成で光路距離を正確に算出することがで
きる。

【００５０】本発明の請求項７記載の測量機械は、上述
の測量機械用の機械高測定装置を設けたから、光学的求
心機構の光軸と光路回転部から反射部間のレーザー光の
光路が平行且つ接近して設けられているため、正確に機
械高の変動を算出することができる。

【００５１】本発明の請求項８記載の測量機械は、請求
項７記載の測量機械がデータレコーダを備えたトータル
ステーションであるから、電子化されたトータルステー
ションのデータレコーダに測定した機械高をそのまま自
動的に入力することができ、3次元地形のデータベース
を構築することが可能となる。

【００５２】本発明の請求項９記載の発明は、レーザー
光の往復光路の一部を、測量機械の光学的求心機構の光
軸に対して平行且つ接近させて設け、基準となる基準面
で機械高の測定と光路距離の算出を行い、測量現場で光
路距離の算出を行って、機械高の変動をレーザー距離測
定部による光路距離の変動として算出して測量現場の機
械高を測定するから、基準とする基準面で機械と光路距
離を正確に測っておけば、機械高の変動を算出すること
ができる。

【００５３】本発明の請求項１０記載の測量機械の機械
高測定方法は、レーザー光の往復光路の一部を、測量機
械の光学的求心機構の光軸に対して平行に設けたから、
正確に機械高の変動を算出することができる。

【００５４】本発明の請求項１１記載の発明は、機械高
HをH=H1＋Ｓ2−Ｓ1（ H1は基準とする基準面で測定し
た機械高、Ｓ1はこの機械高H1を測定したときの距離演
算部の光路距離、Ｓ2は測量現場で測定した光路距離
）で算出するから、基準とする基準面で機械と光路距
離を正確に測っておけば、単純な加減算を行うだけで正
確に機械高の変動を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における測量機械用の機
械高測定装置を取付けた測量機械の全体図

【図２】本発明の実施の形態１における測量機械用の機
械高測定装置の構成図

【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における測量機械
用の機械高測定装置の測定原理を示す基準状態図 （ｂ）本発明の実施の形態１における測量機械用の機械
高測定装置の測定原理を示す測定現場の状態図

【図４】従来の機械高測定方法（２）を行う測量機械の
全体図

【図５】従来の機械高測定方法（３）を行う測量機械の
全体図

【符号の説明】

１ トータルステーション ２ 機械高測定装置 ３ 三脚 ４ 望遠鏡 ５ 求心望遠鏡 ６ 求心用直角プリズム ７ 貫通筒 ８ 台座 ９ 整準機構 １０ 取付け部 １１ レーザー反射部 １２ 直角プリズム １２ａ プリズム支持部 ２１ 半導体レーザー ２２ フォトダイオード ２３，２４ コンデンサレンズ ２３ａ，２４ａ 光ファイバ ２５ 入出用プリズム ２６ 対物レンズ ２７ ドライバ ２８ 時計手段 ２９ 変調回路 ３０ 電源 ３１ アンプ ３２ 検出回路 ３３ 距離演算部 ３４ 制御手段 ３５ メモリ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー光を照射するとともに反射して
   きたレーザー光を受光して光路距離を算出するレーザー
   距離測定部と、 前記レーザー距離測定部から照射されたレーザー光を測
   定基準点の方向へ向けるとともに反射されたレーザー光
   を前記レーザー距離測定部の方向へ向けて、測定機械の
   光学的求心機構の光軸とレーザー光の往復光路の一部を
   接近させる光路回転部を備えたことを特徴とする測量機
   械用の機械高測定装置。
2. 【請求項２】 レーザー光を反射するための反射部を備
   え、該反射部が、前記光学的求心機構によって位置合わ
   せを行う測定基準点と重なったもしくは接近した位置の
   レーザー照射点に設置されることを特徴とする請求項１
   記載の測量機械用の機械高測定装置。
3. 【請求項３】 前記光学的求心機構の光軸と前記光路回
   転部から前記反射部までのレーザー光の光路が平行且つ
   接近して設けられ、機械高の変動を前記レーザー距離測
   定部による光路距離の変動として算出することを特徴と
   する請求項1または２に記載の測量機械用の機械高測定
   装置。
4. 【請求項４】 前記距離演算部が、測量機械の機械高H
   を次式で算出することを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の測量機械用の機械高測定装置。 H=H1＋Ｓ2−Ｓ1 ここで、H1は基準とする基準面で測定した機械高 Ｓ1はこの機械高H1を測定したときの距離演算部の光路
   距離 Ｓ2は測量現場で測定した光路距離
5. 【請求項５】 測定機械の台座に設けられた予備の光学
   的求心機構取付け部に装着されることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれかに記載の測量機械用の機械高測定装
   置。
6. 【請求項６】 前記レーザー距離測定部には、前記光路
   回転部を介して前記反射部に向けてレーザー光を照射で
   きる発光部と、前記光路回転部を介して前記反射部で反
   射されたレーザー光を受光する受光部と、照射するレー
   ザー光と受光したレーザー光の位相差から距離を算出す
   る距離演算部が設けられていることを特徴とする請求項
   １〜５のいずれかに記載の測量機械用の機械高測定装
   置。
7. 【請求項７】 光学的求心機構を備え、三脚上に載置さ
   れて測定対象までの距離と角度を測定できる測量機械で
   あって、 請求項１〜５のいずれかの測量機械用の機械高測定装置
   が設けられ、 該機械高測定装置によって機械高が測定されることを特
   徴とする測量機械。
8. 【請求項８】 請求項７記載の測量機械がデータレコー
   ダを装備したトータルステーションであって、前記機械
   高測定装置の測定した機械高が前記トータルデコーダに
   入力されることを特徴とする測量機械。
9. 【請求項９】 レーザー光を照射するレーザー距離測定
   部から反射部までのレーザー光の往復光路の一部を、測
   量機械の光学的求心機構の光軸に対して接近させて設
   け、 基準となる基準面で機械高の測定を行うとともに前記レ
   ーザー距離測定部によってこのときの光路距離の算出を
   行い、さらに測量現場で前記レーザー距離測定部による
   光路距離の算出を行って、 該測量現場における機械高の変動を前記レーザー距離測
   定部による光路距離の変動として算出して前記測量現場
   の機械高を測定することを特徴とする測量機械の機械高
   測定方法。
10. 【請求項１０】 レーザー光の往復光路の一部を、測量
    機械の光学的求心機構の光軸に対して平行に設けたこと
    を特徴とする請求項９記載の測量機械の機械高測定方
    法。
11. 【請求項１１】 機械高Ｈを、次式で算出することを特
    徴とする請求項９または１０に記載の測量機械用の機械
    高測定装置。 H=H1＋Ｓ2−Ｓ1 ここで、H1は基準とする基準面で測定した機械高 Ｓ1はこの機械高H1を測定したときの距離演算部の光路
    距離 Ｓ2は測量現場で測定した光路距離