JP2003097948A - 測量用反射鏡の位置測定方法及び反射鏡取付用器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トータルステーションによる標点観測をでき
るだけ少ない位置から測距測角とも迅速かつ高精度に測
定し、反射鏡位置の正確な三次元位置座標値が得られる
ようにした。 【解決手段】 内側に標点としての球状反射鏡を取付け
る取付器具の円形外周の該反射鏡を挟んで対称位置にそ
の軸心が反射鏡中心に向う少なくとも１対の対ピンを装
着突設し、測距は反射鏡を視準することにより行い、測
角は上記１対のピン先端のボールをそれぞれ視準計測し
てこの２個の先端ボールの間の中心角度を計算により求
めることにより、反射鏡の中心位置の空間位置座標を検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、標点（視準点）に
設置される測距測角のための反射鏡（リフレクタ）の三
次元位置を極めて高精度に測定することができる方法
と、該反射鏡を確実に保持してその中心が測定中にずれ
ることがなく、しかも反射鏡が観測位置と正対していな
くとも反射鏡位置を極めて正確に測定することができて
高精度の空間位置座標を決定することが可能となる反射
鏡取付器具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光波距離計兼トランシット（トータルス
テーション）は標点までの距離と角度をそれぞれ観測し
て、標点の三次元位置（三次元座標値）を求めるための
測量機である。視準する標点としては、反射紙や反射鏡
が用いられるが、測距する場合の入射角（θ）が狭いた
め、１個所の標点に視準する場合のトータルステーショ
ンの設置範囲が限られてしまう。そこで。更に広範囲に
複数台のトータルステーションから同時に観測しようと
する場合は、複数個の標点を組合せる必要があり、手間
と費用がかかってしまう。

【０００３】また、入射角の広い球状反射鏡は、測距角
度（θ）は広いものの、反射鏡の向きによって測角上の
誤差が生じやすく、測角精度に多少の問題が残る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、球状反射鏡
を取付ける器具を工夫することにより、トータルステー
ションによる標点観測をできるだけ少ない位置から測距
測角とも迅速かつ高精度に測定し、反射鏡中心位置の正
確な三次元位置座標値が得られるようにしたものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、内側に標点
としての球状反射鏡を取付ける取付器具の円形外周の該
反射鏡を挟んで対称位置にその軸心が反射鏡中心に向う
少なくとも１対の対ピンを装着突設しておき、観測地点
が反射鏡と正対していないときには、この対ピンの両先
端をそれぞれ視準することにより反射鏡の中心位置の角
度を求め、球状反射鏡の形状にもよるが、入射角（θ）
１２０°以上の広角で反射鏡中心位置（標点）の三次元
座標を計測することが可能となるのである。

【０００６】即ち、第一に、本発明は内側に球状反射鏡
を装着する短尺円筒形の器体本体外周の該反射鏡を挟ん
で対称位置にその軸心が反射鏡中心に向う少なくとも１
対の対ピンを装着突設し、トータルステーションによる
反射鏡中心位置の三次元位置検出に当り、測距は反射鏡
を視準することにより行い、測角は上記対ピン先端をそ
れぞれ視準計測してその両者の中心角を求めることによ
り行う測量用反射鏡の位置測定方法に関するものであ
る。

【０００７】第二に、本発明は球状反射鏡を楽に収容可
能な内径を有する短尺円筒形の器体本体の内底部には上
記反射鏡を構成する半球状ケースの背面を着座可能なす
り鉢状上面を有する支持ブロックが固定され、該ブロッ
クの上面には磁着性金属よりなる上記ケースを吸着する
複数個の永久磁石が埋設され、上記器体本体の外周の中
心を挟んで対称位置には上記反射鏡を上記支持ブロック
上面に着座させたときにその軸心が該反射鏡の中心を指
向する少なくとも１対の対ピンが着脱可能に突設されて
なる反射鏡取付用器具に関するものである。以下、本発
明の実施形態を図により説明する。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１〜２は本発明に係る取付器具
の平面図及び側面図で、１は下端に円盤状の台座部３を
備え下側にくびれ部２が形成された短尺円筒形の器体本
体で、該本体１、くびれ部２、台座部３はアルミニウム
又はその合金等の金属により例えばダイキャスト製法に
より一体に構成されている。

【０００９】器体本体１は後記する球状反射鏡１６を手
でつかんで楽に収容可能な内径寸法を有し、その外径は
円盤状の台座部３の外径より小さい。また、該本体１の
深さは反射鏡１６背面を後記の如く着座させたときに該
反射鏡１６のケース部分１９の前端部が若干外側に露出
する程度の深さである。

【００１０】上記本体１と同心円の円筒状に形成された
くびれ部２の内側、即ち器体本体１の内底部には反射鏡
１６の支持用ブロック４が密に嵌着固定され、該ブロッ
ク４の上面はすり鉢状に凹形成されて反射鏡１６の球状
背面の一部を受け入れるようになっている。５はすり鉢
状の上記ブロック４上面に埋設した少なくとも３個の強
力な永久磁石で、該磁石５はそれぞれブロック４中心か
ら等距離かつ互いに等間隔に設けられる。

【００１１】６はブロック４上面の中心位置と上記永久
磁石５のいずれか１個との間に設けられた反射鏡押上げ
用の小さなカムで、そのカム軸７の基端はブロック４上
面の内側にあって、カム軸７全体はブロック４上面に凹
設された直線溝内を通り、その先端は器体本体１の一側
面中間部からこれと連接するくびれ部２の側面中間部に
かけて開設した開口部８に臨ませ、該先端部には上記開
口部８内で旋回自在の旋回レバー９の基部が固定されて
おり、外側から開口部８内へ指を差し入れて該レバー９
の旋回操作によってすり鉢状のブロック４上面より内側
にあるカム６を偏心回転させて外側へ突出させることが
できるようにしてある。なお、図ではカム軸７の基端又
は先端部にはコイルバネ１０が装着されていて、レバー
９を寝かせかつカム６をブロック４上面より内側に入る
ように賦勢してあり、レバー９をバネ１０に抗して直立
方向に旋回させることにより、カム６をブロック４上面
上に突出させることができるように構成されている。

【００１２】１１は器体本体１の外周に着脱自在に突設
したプローブ状の角度観測用の少なくとも１対の対ピン
で、該対ピン１１は器体本体１の中心を挟んで互いに対
称位置に設けられ（図ではこのピンは２対、計４本設け
られている）、しかも各ピン１１ａ〜１１ｄの軸心は本
体１内に装着する反射鏡１６の中心を指向しており、換
言すれば相対するピン１１の一方の先端から他方の先端
までの長さの中心が器体本体１の中心と合致するように
なっており、対称位置どうしで一対をなす計２対のピン
１１ａ−１１ｂと１１ｃ−１１ｄとを結ぶ軸心どうしが
互いに直交するような位置に配置されている。各ピンは
同長同形状であり、その先端には小さな同大のボール
（小球体）１２ａ〜１２ｄがそれぞれ一体に設けられて
いる。なお、ピン１１の径や長さは任意に変更すること
ができる。

【００１３】上記各ピン１１はそれぞれ支持体１３にそ
の基部を支持固定され、該支持体１３の反対側には１本
の脚軸１４が突出形成されており、該脚軸１４を器体本
体１の上記した外周面の所定個所にその肉厚方向に開設
した貫通孔１５内に密に挿入し、更に器体本体１の円形
前端面（図では上端面）からその肉厚中に向けて螺入し
たビス２１先端を脚軸１４面に圧接させることにより、
脚軸１４の貫通孔１５からの抜け出しを防止している。

【００１４】球状の反射鏡１６は、例えば半径が異なり
かつ共通の中心２０を持つ大小２個の半球のレンズ１
７、１８を備え、外からの入射光は小さい方の半球レン
ズ１８で合焦し、中心へ屈折して、大きい方の半球レン
ズ１７の後方の中心から反射する。即ち、入射光に対し
ては平行で、中心に対しては対称な反射光となる。そし
て、この２個の半球レンズ１７、１８を内側に支持する
背面半球状のケース１９の中心点も上記大小の半球レン
ズの中心２０と合致するようになっている。従って、反
射鏡１６の向きを変えても、反射光は入射光と平行であ
る。この種の球状反射鏡としては、スイス国ライカ社の
キャッツアイ型リフレクタ等が挙げられる。

【００１５】反射鏡１６の半球状のケース１９はスチー
ル等の磁着性金属で製作されており、この反射鏡１６を
器体本体１内に装着するときには、そのケース１９を手
でつかんで、その半球状背面を本体１内底部のすり鉢状
のブロック４上面に接触させれば、該ブロック４上面に
設けられた永久磁石５に吸着されて強固に支持固定され
る。なお、反射鏡１６の向きを変えてブロック４上面に
着座させても、上記の如くその中心点２０の位置は変わ
らない。

【００１６】また、反射鏡１６を本体１内から取り出す
ときには、前記した如く本体１側面の開口部８から指を
指し込んでレバー９を直立方向に旋回させ、カム６を回
転させてブロック４上面上に突出させることにより反射
鏡１６のケース１９を磁石５の吸着力に抗して押上げた
状態で、該ケース１９を手でつかんで引っ張り出すので
ある。

【００１７】次に、上記球状反射鏡１６を本発明器具に
装着した場合の反射鏡１６の中心位置２０の三次元位置
測定方法を図５により説明する。

【００１８】まず、上記の如く球状反射鏡１６を装着し
た器体本体１をその台座部３に開孔した孔２２を利用し
て観測対象物にボルト固定２３する。台座部３はその形
状や構造を変更することにより、種々の観測対象物への
取付けが可能である。

【００１９】そこで、トータルステーション２４の設置
場所が反射鏡１６と正対する位置にある場合はともか
く、そうでない場合には、測距は前面の半球レンズ１８
を視準することにより行い、一方測角（水平・垂直角）
は器体本体１外周の対となるピン、例えば１１ａと１１
ｂ先端のボール１２ａ、１２ｂをそれぞれ視準計測す
る。そして、この２個の先端ボール１２ａ、１２ｂの間
の中心角度（水平・垂直角）を計算により求めれば、正
確な反射鏡１６の中心位置２０の空間位置座標を検出す
ることができる。

【００２０】また、他のトータルステ−ション２４’か
ら同時に観測できる場合には、同様にして測距測角を行
うことにより、測定誤差をさらに一層小さくすることが
できる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上のようにしてなり、１台の
トータルステーションで１台の反射鏡を入射角１２０°
以上の広い位置から捕らえることが可能となり、反射鏡
の向きによってトータルステーションの位置を変更した
り、逆に反射鏡の向きを変更したり、反射鏡の数を増や
す必要がなくなるので、非常に測量作業の効率が向上
し、正確な三次元位置検出を迅速に行うことが可能とな
る。従って、本発明の取付け器具に反射鏡を装着して所
定の観測個所に設置すれば、例えばＶＬＢＩアンテナ
（カセグレン型パラボラアンテナ）の回転中心位置の測
量をはじめ、空間位置決定の測量、大型構造物の所定個
所の位置測量、あるいは山体変位や地殻変動の測定、移
動物の三次元位置測定等を正確迅速に行うことができる
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る測量用反射鏡の取付け用器具の平
面図である。

【図２】同、側面図である。

【図３】本発明に係る測量用反射鏡の取付け用器具に球
状反射鏡を装着した状態の斜視図である。

【図４】同、側面断面図である。

【図５】本発明による測量用反射鏡の位置測定方法を示
す説明図である。

【符号の説明】

１−器体本体 ２−くびれ部 ３−台座部 ４−反射鏡支持用ブロック ５−永久磁石 ６−カム ７−カム軸 ８−開口部 ９−旋回レバー １０−コイルバネ １１−測角用ピン １２−ボール（小球体） １３−ピン支持体 １４−脚軸 １５−貫通孔 １６−球状反射鏡 １７−大きい半球レンズ １８−小さい半球レンズ １９−球状反射鏡ケース ２０−球状反射鏡の中心点 ２１−止めビス ２２−孔 ２３−ボルト ２４−トータルステーション ２５−反射鏡落下防止用支持具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑中 雄樹 茨城県つくば市北郷１番 国土交通省国土 地理院内 (72)発明者 秋山 忠之 茨城県つくば市北郷１番 国土交通省国土 地理院内 (72)発明者 高橋 貞之 東京都港区芝３丁目24番21号 ニチメンマ シナリー株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側に球状反射鏡を装着する短尺円筒形
   の器体本体外周の該反射鏡を挟んで対称位置にその軸心
   が反射鏡中心に向う少なくとも１対の対ピンを装着突設
   し、トータルステーションによる反射鏡中心位置の三次
   元位置検出に当り、測距は反射鏡を視準することにより
   行い、測角は上記対ピン先端をそれぞれ視準計測してそ
   の両者の中心角を求めることにより行うようにしたこと
   を特徴とする測量用反射鏡の位置測定方法。
2. 【請求項２】 球状反射鏡を楽に収容可能な内径を有す
   る短尺円筒形の器体本体の内底部には上記反射鏡を構成
   する半球状ケースの背面を着座可能なすり鉢状上面を有
   する支持ブロックが固定され、該ブロックの上面には磁
   着性金属よりなる上記ケースを吸着する複数個の永久磁
   石が埋設され、上記器体本体の外周の中心を挟んで対称
   位置には上記反射鏡を上記支持ブロック上面に着座させ
   たときにその軸心が該反射鏡の中心を指向する少なくと
   も１対の対ピンが着脱可能に突設されてなることを特徴
   とする反射鏡取付用器具。
3. 【請求項３】 前記対ピンは同長であり、その先端には
   小さなボールが一体に設けられてなる請求項２記載の反
   射鏡取付用器具。
4. 【請求項４】 前記支持ブロックには器体本体側面に開
   設した開口部から指を差し込んで操作自在のレバーによ
   りカム軸を回転させることによって該ブロック上面上に
   突出可能な反射鏡押出し用カムを備えてなる請求項２又
   は３記載の反射鏡取付用器具。
5. 【請求項５】 器体本体の下方はくびれており、下端に
   は同心円の円盤状の台座部が形成され、該台座部には複
   数のボルト挿通孔が設けられてなる請求項２、３又は４
   記載の反射鏡取付用器具。