JP2005351700A

JP2005351700A - 測量機

Info

Publication number: JP2005351700A
Application number: JP2004171028A
Authority: JP
Inventors: Fumio Otomo; 文夫大友; Kaoru Kumagai; 薫熊谷
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2024-06-09
Also published as: US7301617B2; DE602005001661T2; US20050275830A1; DE602005001661D1; CN100483072C; JP4519530B2; EP1605231B1; EP1605231A1; CN1707222A

Abstract

【課題】視野内の背景の中から、反射体を容易に探し出せる測量機を提供する。
【解決手段】測量機３は、対物レンズ１３が設けられて反射体２に向けて照明光を照射する照射部１１と、対物レンズ１３を通して入射する可視光に基づき視野内を観察する視準光学系部９とを有し、視準光学系部９は対物レンズ１３を通して得られる可視光束に基づく視野内の画像を正立正像に変換するポロプリズム１７とポロプリズム１７を通じて得られる正立正像を観察する接眼レンズ部１９とを有する。ポロプリズム１７は、反射体２によって反射されかつ対物レンズ１３を通して得られた照明光と可視光とを接眼レンズ部１９に向かって進行する光束と画像センサ３７に向かって進行する光束とに分割する光路分割面３８を有し、画像処理回路３９にはモニタ４０の画面上に視準光軸Ｏに対する反射体２の位置が認識可能に表示されるように処理する処理手段が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、反射体に向けて赤外光、測定光（照明光）を照射し、その反射体により反射された赤外光、赤外光の到来方向を求めて反射体までの測距、測角を行う測量機に関する。

従来から、測量機には、対物レンズが設けられて反射体に向けて赤外光を照射する照射部と、望遠鏡の一部を構成する対物レンズを通して入射する可視光に基づき視野内を観察する視準光学系部とを有し、この視準光学系部は前記対物レンズを通して得られる可視光束に基づく視野内の画像を正立正像に変換するポロプリズムとこのポロプリズムを通じて得られる正立正像を観察する接眼レンズ部とを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、測量機には視準光学系部の接眼レンズ部に画像センサとしてのＣＣＤカメラを取り付けたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平０５−３２２５６９号公報特開２０００−２７５０４４号公報

従来の測量機では、接眼レンズを通じて反射体を覗いた場合、視野内の背景の中から反射体を探し出すのに熟練を要するという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、熟練を要しなくとも視野内の背景の中から反射体を探し出すのが容易で迅速に反射体にアクセスすることのできる測量機を提供することにある。

請求項１に記載の測量機は、対物レンズが設けられて反射体に向けて照明光を照射する照射部と、前記対物レンズを通して入射する可視光に基づき視野内を観察する視準光学系部とを有し、該視準光学系部は前記対物レンズを通して得られる可視光束に基づく視野内の画像を正立正像に変換するポロプリズムと該ポロプリズムを通じて得られる正立正像を観察する接眼レンズ部とを有するものにおいて、前記ポロプリズムは、前記反射体によって反射されかつ前記対物レンズを通して得られた照明光と前記可視光とからなる入射光束を前記接眼レンズ系に向かって進行する光束と前記入射光束の進行方向前方に設けられた画像センサに向かって進行する光束とに分割する光路分割面を有し、前記画像センサは該画像センサから出力される画像情報を処理する画像処理回路に接続され、該画像処理回路は画像を表示するモニタに接続され、前記画像処理回路には前記モニタの画面上に視準光軸に対する前記反射体の位置が認識可能に表示されるように処理する処理手段が設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の測量機は、測量機本体には前記反射体までの距離を測距する測距部が設けられ、該測距部は前記反射体に向けて測定光を前記対物レンズを通して照射する投光系と、前記反射体により反射されかつ前記対物レンズを通して得られた反射光を受光する受光系と、該受光系の受光結果に基づき前記反射体までの距離を演算する演算手段とを有し、前記処理手段には前記モニタの画面上に測距可能エリアを図形表示する手段が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の測量機は、前記反射体の高低角と水平角とを測位する測位部を有し、前記処理手段には前記モニタの画面上に測位可能エリアを表示することを特徴とする。

請求項４に記載の測量機は、前記画像処理手段は前記反射体が前記測位可能エリアにあるときに前記測位部を測位モードに設定し、前記反射体が前記測距可能エリアにあるときに前記測距部を測距モードに設定する指令信号を出力することを特徴とする。

請求項５に記載の測量機は、前記画像処理手段は前記反射体が前記測距可能エリアにあるときに前記反射体の三次元座標位置を前記モニタの画面に表示させることを特徴とする。

請求項１〜請求項５に記載の発明によれば、熟練を要しなくとも視野内の背景の中から反射体を探し出すのが容易で迅速に反射体にアクセスすることができるという効果を奏する。

請求項２に記載の発明によれば、反射体が測距可能エリアに存在するか否かを迅速に認識できる。

請求項３に記載の発明によれば、反射体が測位可能エリアに存在するか否かを迅速に認識できる。

請求項４に記載の発明によれば、反射体が測位可能エリアに入れば高低角と水平角とを自動的に測位でき、請求項５に記載の発明によれば、反射体までの距離を測距できる。

以下に、本発明に係わる測量機の実施例を図面を参照しつつ説明する。

図１において、１は測量台、２は測点に設置の反射体としてのコーナキューブ（プリズム）である。この測量台１には測量機３が備えつけられる。この測量機３は固定台４と水平回動部５とを有する。固定台４には水平回動部５を回動させる公知の回動機構（図示を略す）が設けられている。

水平回動部５は、図２に示すように、固定台４に対して矢印Ａ方向に回動される。その水平回動部５は支持部（托架部）６を有する。その支持部６には垂直方向回動軸７が設けられ、支持部６の内部には垂直方向回動軸７を回動させる公知の回動機構（図示を略す）が設けられている。その垂直方向回動軸７には、測量機望遠鏡部８が設けられている。測量機望遠鏡部８は、水平回動部５の回転により水平方向に回動されると共に、垂直方向回動軸７の回転により図１に矢印Ｂで示すように垂直方向に回転される。

その測量機望遠鏡部８には、図３に示すように、視準光学系部９、測距光学部１０、照射部１１、受光部１２が設けられている。視準光学系部９はコーナーキューブ２を視準するためのものであり、対物レンズ１３、光路合成プリズム１４、光路分割プリズム１５、合焦レンズ１６、ポロプリズム１７、接眼レンズ部としての焦点鏡１８、接眼レンズ１９を有し、望遠鏡を構成している。

対物レンズ１３は貫通部２０を有する。光路合成プリズム１４は照射部１１の一部を構成している。照射部１１は、レーザーダイオード２１、コリメータレンズ２２、反射プリズム２３、２４を有する。レーザーダイオード２１は測定光（照明光）として赤外レーザー光（波長８００ナノメータ）を射出し、コリメータレンズ２２はその赤外レーザー光を視野角程度に集光する。

光路合成プリズム１４は、照射部１１の光軸Ｏ１を対物レンズ１３の視準光軸Ｏに合致させるためのものであり、反射面１４ａを有する。赤外レーザー光は、反射プリズム２３、２４により反射され、対物レンズ１３に導かれ、その貫通部２０を通じて外部に出射され、コーナキューブ２に向けて照射される。図４はそのレーザー光Ｐの照射範囲Ｑ１を示し、この照射範囲Ｑ１がコーナキューブ２の水平角と高低角とを検出可能な測位可能エリアに対応している。その測位可能エリアの角度は視野角にして約１°から１.５°（約１度から約１.５度）の範囲である。

コーナーキューブ２により反射された赤外レーザー光Ｐは対物レンズ１３の全領域により集光されて光路分割プリズム１５に導かれる。光路分割プリズム１５は反射面１５ａを有する。

測距部１０は投光系２９と受光系３０とからなり、投光系２８はレーザー光源３１を有し、受光系３０は受光素子３３を有する。その投光系２９と受光系３０との間には三角プリズム３２が設けられている。レーザー光源３１は測距光束としての赤外レーザー光波を出射する。その赤外レーザー光波の波長は９００ナノメーターであり、赤外レーザー光Ｐの波長とは異なる。

その赤外レーザー光波は三角プリズム３２の反射面３２ａによって反射されて光路分割プリズム１５の反射面１５ａに導かれる。この反射面１５ａは波長９００ナノメータ未満の光を透過し、波長９００ナノメーターの光を含む赤外領域の光を反射する。

その反射面１５ａに導かれた赤外レーザー光波は対物レンズ１３の下半分の領域３４を通過して測量機望遠鏡部８の外部に平面波として出射される。その照射範囲Ｑ２は図４に示すように照射範囲Ｑ１よりも狭く、この照射範囲Ｑ２がコーナキューブ２までの距離を測距する測距可能エリアに対応している。その測距可能エリアの角度は視野角にして約８′（８分）である。

その赤外レーザー光波はコーナーキューブ２により反射され、対物レンズ１３に戻り、対物レンズ１３の上半分の領域３５によって集光され、光路分割プリズム１５の反射面１５ａに導かれ、この反射面１５ａにより三角プリズム３２の反射面３２ｂに向けて反射され、この反射面３２ｂにより反射されて受光素子３３に収束される。

その受光素子３３の受光出力は公知の演算手段としての計測回路３６に入力され、計測回路３６は測量機望遠鏡部８からコーナーキューブ２までの距離を演算し、これにより、コーナキューブ２までの距離が測距される。

波長９００ナノメータ未満の光束は、光路分割プリズム１５、合焦レンズ１６を介してポロプリズム１７に導かれる。ポロプリズム１７は対物レンズ１３を通じて得られる可視光束に基づく視野内の画像を正立正像に変換する役割を果たす。

そのポロプリズム１７は、コーナキューブ２により反射されかつ対物レンズ１３を通して得られた波長９００ナノメータ未満の赤外光と可視光とから入射光束を接眼レンズ系の一部を構成する焦点鏡１８に向かって進行する光束とその入射光束の進行方向前方に設けられた受光部１２に向かって進行する光束とに分割する光路分割面３８を有する。

焦点鏡１８に向かって進行した光束は焦点鏡１８に結像され、測定者はその焦点鏡１８に結像された可視像を接眼レンズ１９を介して覗くことによりコーナーキューブ２を視準できる。

受光部１２には画像センサ３７としてのＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子が設けられている。その画像センサ３７はこの画像センサ３７から出力される画像情報を処理する画像処理回路３９に入力されている。この画像処理回路３９は画像を表示するモニタ４０に接続されている。

この測量機３には、その測距部１０と共にコーナキューブ２の水平角と高低角とを測位する測位部４１が設けられている。この測位部４１の構成は周知であるのでその詳細な説明は省略する。

その画像処理回路３９にはモニタ４０の画面４０Ａに視準光軸Ｏに対するコーナキューブ２の位置が認識可能に表示されるように処理する処理手段が設けられている。

その画面４０Ａには、図５（Ａ）に示すように処理手段により測距可能エリアとしてのサークルＱ３が画面の中央に図形表示されると共に、高低角と水平角とを表示する測位可能エリアＱ４が表示されている。また、その画面４０Ａには処理手段により水平角と高低角の基準位置となる十字パターン４２が表示され、コーナキューブ２は処理手段によりその画面４０Ａ上で存在する位置が背景画像と共にマークＱ５として表示される。

測量作業者は、このマークＱ５の水平方向位置、垂直方向位置を確認することによりコーナキューブ２がサークルＱ３にあるか否かを迅速に認識でき、視準光学系部９を測距可能エリアに迅速に向けて回動させることが可能となる。

このマークＱ５は点滅表示しても良いし、特定色、特定輝度によりコーナキューブ２として強調表示するようにしても良いし、特定のキャラクタ（文字）を用いて画面表示しても良い。

更に、画像処理回路３９から測位部４１に向けて指令信号を出力させ、図５（Ｂ）に示すように、コーナキューブ２が測位可能エリアＱ４にあるときには、測位部４１を自動測位可能モードに設定し、水平角Ｘｇと高低角Ｙｇとを自動的に測定して画面４０Ａに表示させる構成としても良いし、十字パターン４２に対するマークＱ５の位置から水平角Ｘ１と高低角Ｙ１とを読み取ることができるので、十字パターン４２の位置の水平角、高低角を補正し、コーナキューブ２の中心の位置の水平角、高低角を表示することも可能である。また、図５（Ｃ）に示すようにコーナキューブ２が測距可能エリアとしてのサークルＱ３にあるときには、測位部４１と計測回路３６とに向けて指令信号を出力させ、測位部４１を自動測位可能モードとすると共に、計測回路３６を自動測距可能モードとに設定し、水平角Ｘｇ、高低角Ｙｇ、測量機３からコーナキューブ２までの距離Ｚｇを自動的に測定し、これらを三次元座標位置Ｘｇ、Ｙｇ、Ｚｇとして画面４０Ａに自動的に表示させるようにしても良い。

以上、発明の実施の形態について説明したが、視準軸の移動方向を画面上に矢印表示しても良いし、コーナキューブ２の点滅頻度を変えて、その位置を強調表示するようにしても良い。

また、音声によりコーナキューブ２が存在する位置を告知しても良いし、自動測位モード、自動測距モードに入ったことを警告表示するようにしても良い。

本発明に係わる測量機の設置状態を示す側面図である。本発明に係わる測量機の設置状態を示す平面図である。本発明に係わる測量機の光学部を示す説明図である。本発明に係わる照射部による赤外光、測距光の照射範囲の一例を示す図である。本発明に係わる測量機の表示の仕方の一例を示す説明図であり、（Ａ）はコーナーキューブが測位可能エリアにある状態を示す説明図、（Ｂ）はコーナーキューブが測位可能エリアにありかつ自動測位モードに設定されて高低角と水平角とを演算により求めてこれを表示した状態を示す図、（Ｃ）はコーナーキューブが測距可能エリアにありかつ自動測位モードと自動測距モードに設定されて高低角と水平角と距離とを演算により求めてこれを表示した状態を示す図である。

符号の説明

２…コーナーキューブ（反射体）
３…測量機
９…視準光学系部
１１…照射部
１３…対物レンズ
１９…接眼レンズ（接眼レンズ部）
３７…画像センサ
３７…演算手段
３９…画像処理回路
４０…モニタ

Claims

対物レンズが設けられて反射体に向けて照明光を照射する照射部と、前記対物レンズを通して入射する可視光に基づき視野内を観察する視準光学系部とを有し、該視準光学系部は前記対物レンズを通して得られる可視光束に基づく視野内の画像を正立正像に変換するポロプリズムと該ポロプリズムを通じて得られる正立正像を観察する接眼レンズ部とを有する測量機において、
前記ポロプリズムは、前記反射体によって反射されかつ前記対物レンズを通して得られた照明光と前記可視光とからなる入射光束を前記接眼レンズ系に向かって進行する光束と前記入射光束の進行方向前方に設けられた画像センサに向かって進行する光束とに分割する光路分割面を有し、前記画像センサは該画像センサから出力される画像情報を処理する画像処理回路に接続され、該画像処理回路は画像を表示するモニタに接続され、前記画像処理回路には前記モニタの画面上に視準光軸に対する前記反射体の位置が認識可能に表示されるように処理する処理手段が設けられていることを特徴とする測量機。
測量機本体には前記反射体までの距離を測距する測距部が設けられ、該測距部は前記反射体に向けて測定光を前記対物レンズを通して照射する投光系と、前記反射体により反射されかつ前記対物レンズを通して得られた反射光を受光する受光系と、該受光系の受光結果に基づき前記反射体までの距離を演算する演算手段とを有し、前記処理手段には前記モニタの画面上に測距可能エリアを図形表示する手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の測量機。
前記反射体の高低角と水平角とを測位する測位部を有し、前記処理手段には前記モニタの画面上に測位可能エリアを表示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の測量機。
前記画像処理手段は前記反射体が前記測位可能エリアにあるときに前記測位部を測位モードに設定し、前記反射体が前記測距可能エリアにあるときに前記測距部を測距モードに設定する指令信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の測量機。
前記画像処理手段は前記反射体が前記測距可能エリアにあるときに前記反射体の三次元座標位置を前記モニタの画面に表示させることを特徴とする請求項４に記載の測量機。