JP2007303850A - 光波測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視準用測定対象物にレーザ干渉計のレーザ光を照射することなく、視準用測定対象物までの距離を高精度に測定すること。
【解決手段】移動台26に設置した光波距離計32およびレーザ測長機28を移動台26とともに計測基準点Ａ位置から測点Ｂ（反射プリズム36）に接近または離反方向に10センチメートル程度（最初の10センチメートルのラウンドナンバーまで）移動させ、この位置から反射プリズム36までの距離Ｄ２を光波距離計32で計測し、レーザ測長機28の計測値を０にセットし、レーザ測長機28から反射プリズム34にレーザ光を照射しながら移動台２６を計測基準点Ａの方向に10センチメートル程度戻し、このときの移動量Ｄ３をレーザ測長機28により計測する。両計測値Ｄ２，Ｄ３から、計測基準点Ａと測点Ｂ間の距離ＬをＬ＝Ｄ２＋Ｄ３またはＤ２−Ｄ３として演算する。レーザ測長機28のレーザ光の光路長は短く、レーザ電源のパワーは小さくてよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、光波測距装置に係り、特に、測定対象物に光を照射して２点間の距離を測定するに好適な光波測距装置に関する。

従来、２点間の距離を測量する光波測距装置として、例えば、基準変調光を発光するための光源部と、前記光源部からの光を測定対象物に対して送出するための光学手段と、前記測定対象物からの反射光を受光し、電気信号の受信パルスに変換するための受光手段と、前記光源部の発光から前記受光手段で受光するまでの時間差から測定対象物までの距離を計測する測距部とを備えた光波距離計が知られている。この種の光波距離計では、既知点である計測基準点の真上にその器械点がくるように光波距離計を設置した後、測点に設置した反射プリズムに向けて基準変調光を照射し、この照射光と反射プリズムで反射して戻ってきた反射光との位相差を基に、計測基準点から測点までの距離を計測するように構成されている。

ところが、この種の光波距離計の測定精度は、計測値のセンチメートルの位までで、センチメートル未満の位の値は、正確とはいえない。即ち、２点間の距離としてセンチメートルの位までは精度良く測定できるが、センチメートル未満の位については精度良く測定することはできない。

特に、例えば、地震予知のための地殻変動を観測する定点観測測量では、地殻変動により変化するだろうと推定される所定の測点に反射プリズムなどの反射ターゲットを設置し、光波測距装置を使って数百メートル以上もの遠方から測点までの距離を長期間にわたって計測してデータを収集するように構成されているが、センチメートル未満の位まで正確に計測できる高精度の光波測距装置は存在しない。

そこで、光波距離計にレーザ干渉計を付加し、２点間の距離を高精度に計測するようにしたものが提案されている（特許文献1参照）。

特開平２−３８９８５号公報（第２頁〜第３頁、図１）

上記従来技術（特許文献1）においては、光波距離計としての光波測距装置にレーザ干渉計を付加しているので、反射プリズム（コーナーキューブプリズム）までの距離をセンチメートル以下の位まで精度良く測定することができる。しかし、光波距離計とレーザ干渉計は同一の反射プリズムを視準用測定対象物として、反射プリズムまでの距離を測定するようにしているので、反射プリズムまでの距離が長いときには、光波距離計による測距は可能であっても、レーザ干渉計の場合には、レーザ電源のパワーを大きくしなければ、遠距離までレーザ光を照射することができず、測距が困難である。現在、レーザ干渉計の測定距離はレーザ干渉計から約２６ｍ程度まで精度１／１００００ｍｍで計れる。しかも、レーザ電源のパワーを大きくしたのでは、高コストとなり装置も大型となり、作業に支障を来たす恐れがある。

本発明の課題は、視準用測定対象物にレーザ光を照射することなく、視準用測定対象物までの距離を高精度に測定することができる基準器となる光波測距装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項1に係る発明では、基準変調光を発光するための光源部と、前記光源部からの光を測定対象物に対して送出するための光学手段と、前記測定対象物からの反射光を受光し、電気信号の受信パルスに変換するための受光手段と、前記光源部の発光から前記受光手段で前記反射光を受光するまでの時間差から測定対象物までの距離を計測する測距部とを備えた光波距離計と、
補助ターゲットに向けてレーザ光を照射し、照射光と前記補助ターゲットで反射した反射光との干渉を基に前記補助ターゲットの移動量を計測するレーザ測長機と、
前記光波距離計と前記レーザ測長機を前記測定対象物に対して相対移動可能に支持する移動台と、
前記光波距離計の計測値と前記レーザ測長機の計測値とから前記計測基準点から前記測点までの距離を演算する演算手段とを備え、
前記演算手段は、前記計測基準点において前記光波距離計の計測値を記録するとともに、前記レーザ測長機の計測値を０にセットし、前記移動台が前記計測基準点から前記測点に対して前後方向に所定距離移動したときに、前記レーザ測長機の計測値を記録するとともに、前記光波距離計の計測値を記録し、前記移動台の移動後に記録した各計測値を基に前記計測基準点から前記測点までの距離を演算するように構成した。

（作用）移動台が計測基準点から測点に対して所定距離移動したときに、レーザ測長機の計測値を０に設定するとともに、光波距離計の計測値を記録し、その後、移動台が所定距離移動した点から計測基準点まで戻ったときには、レーザ測長機の計測値を記録し、移動台の移動後に記録した各計測値を基に計測基準点から測点までの距離を演算する（光波距離計により測定精度が確実に得られる位の大きい桁については光波距離計の計測値を採用し、光波距離計により測定精度が不確実である位の小さい桁についてはレーザ測長機の計測値を採用する）ようにしたため、計測基準点から測点までの距離を高精度に測定することができる。

特に、従来のように測定対象物（測点）にレーザ光を照射することなく、レーザ測長機による計測が可能であるので、レーザ電源のパワーが小さくても高精度の遠距離測定ができる。

前記課題を解決するために、請求項２に係る発明では、基準変調光を発光するための光源部と、前記光源部からの光を測定対象物に対して送出するための光学手段と、前記測定対象物からの反射光を受光し、電気信号の受信パルスに変換するための受光手段と、前記光源部の発光から前記受光手段で前記反射光を受光するまでの時間差から測定対象物までの距離を計測する測距部とを備えた光波距離計と
補助ターゲットに向けてレーザ光を照射し、照射光と前記補助ターゲットで反射した反射光との干渉を基に前記補助ターゲットの移動量を計測するレーザ測長機と、
前記光波距離計と前記レーザ測長機を前記視準用測定対象物に対して相対移動可能に支持する移動台と、
前記光波距離計の計測値と前記レーザ測長機の計測値とから前記計測基準点から前記測点までの距離を演算する演算手段とを備え、
前記演算手段は、前記計測基準点において前記光波距離計の計測値を記録するとともに、前記レーザ測長機の計測値を０にセットし、前記移動台が前記計測基準点から前記測点に対して前後方向に所定距離移動したときに、前記レーザ測長機の計測値を記録するとともに、前記光波距離計の計測値を記録し、前記移動台の移動後に記録した各計測値を基に前記計測基準点から前記測点までの距離を演算するように構成した。

（作用）計測基準点において光波距離計の計測値を記録するとともに、レーザ測長機の計測値を０にセットし、その後、移動台が計測基準点から測点に対して前後方向に所定距離移動したときに、レーザ測長機の計測値を記録するとともに、光波距離計の計測値を記録し、移動台の移動後に記録した各計測値を基に計測基準点から測点までの距離を演算する（位の大きい桁については光波距離計の計測値を採用し、位の小さい桁についてはレーザ測長機の計測値を採用する）ようにしたため、計測基準点から測点までの距離を高精度に測定することができる。

特に、従来のように測定対象物（測点）にレーザ光を照射することなく、レーザ測長機による計測が可能であるので、レーザ電源のパワーが小さくても高精度の遠距離測定ができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の光波測距装置において、前記演算手段は、前記移動台が前記計測基準点から前記測定対象物に近づく方向に所定距離移動したときには、前記各記録した計測値の加算を基に前記計測基準点から前記測定対象物までの距離を演算し、前記移動台が前記計測基準点から前記測定対象物とは逆方向に所定距離移動したときには、前記各記録した計測値のうち前記光波距離計の計測値から前記レーザ測長機の計測値を減算した値を基に前記計測基準点から前記測定対象物までの距離を演算する構成とした。
（作用）移動台が計測基準点から測定対象物（測点）に近づく方向に所定距離移動したときには、各記録した計測値の加算を求めることで、計測基準点から測定対象物（測点）までの距離を演算することができる。また、移動台が計測基準点から測定対象物（測点）とは逆方向に所定距離移動したときには、光波距離計の計測値からレーザ測長機の計測値を減算することで、計測基準点から測定対象物（測点）までの距離を演算することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の光波測距装置において、前記演算手段は、前記光波距離計の計測値のうち、精度保証の確かな１０センチメートルの位以上の計測値を採用し、光波距離計の精度保証の不確かな１０センチメートルの位未満の計測値については、前記レーザ測長機の計測値を採用する構成とした。

（作用）光波距離計の計測値のうち１０センチメートルの位以上の計測値を採用し、１０センチメートル未満の計測値、すなわちセンチメートルの位より下の計測値についてはレーザ測長機の計測値を採用することで、計測基準点から測定対象物（測点）までの距離をセンチメートルの単位まで高精度に測量することが可能になる。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の光波測距装置において、前記演算手段の演算結果を表示する表示器を備えた構成とした。

（作用）表示器には、演算手段の演算結果として、計測基準点から測定対象物（測点）までの高精度の距離が表示される。

請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の光波測距装置において、前記演算手段を、記録した各計測値を基に演算して求めた計測値を前記計測基準点において計測した光波距離計の計測値と比較して、演算計測値の適否を判定するように構成した。
（作用）演算して求めた計測値と計測基準点において計測した光波距離計の計測値とを、光波距離計の精度保証の確かな位以上の値で比較し、両者が同一ならば演算して求めた計測値を適正とし、非同一ならば不適正と判定し、例えば表示器にエラー表示する。

請求項１または２に係る発明によれば、測定対象物にレーザ光を照射することなく高精度の遠距離測定ができるので、レーザ電源のパワーの小さいレーザ測長機を備えた、近距離から遠距離までの広範囲な距離を高精度に測定できる、コンパクトにして安価な光波測長装置を提供できる。

特に、地震予知のための地殻変動を定点観測する測量業界等において、非常に有意義となる。

請求項３に係る発明によれば、移動台を前後方向にわずかに移動させるという簡単な操作によって、近距離から遠距離までの広範囲な距離を高精度に測定できる。

請求項４に係る発明によれば、近距離から遠距離までの広範囲な距離をセンチメートルの単位まで高精度に測定できる。

請求項５に係る発明によれば、作業者は表示器を見るだけで、計測基準点から測点までの正確な距離を知ることができる。

請求項６に係る発明によれば、演算して求めた計測値は、少なくとも光波距離計の精度保証の確かな位以上の値については正確であるため、それだけ高精度の測定値が得られる。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の一実施例である光波測距装置の要部平面図、図２は同じく光波測距装置の要部側面図、図３は同じく光波測距装置の分解斜視図である。

これらの図において、光波測距装置１０は、整準台１４によって担持された平板状の計測台１２を備えており、三脚等の架台１６を介して、地面に設けられている指標１８によって特定される計測基準点Ａの上方に設置されている。計測台１２には気泡管２０が設けられ、整準台１４によって計測台１２を水平に調整できる。また、計測台１２には一対の支持台２２、２４が相対向して固定され、各支持台２２、２４には移動台２６が支持台２２、２４の軸方向に沿ってスライド可能に組み付けられている。この移動台２６上には、レーザ測長機２８および光波距離計３２がそれぞれの光軸が平行となるように配置されている。すなわち、光波距離計３２は、その視準用望遠鏡３２ａが鉛直方向に回動可能に設けられており、レーザ測長機２８は、光波距離計３２（視準用望遠鏡３２ａ）の回動する円直面に対して平行に配置されている。また、光波距離計３２の下端部に設けられている求心望遠鏡３０は、水平方向に回転可能に移動台２６に連結されて、光波距離計３２が移動台２６に対し水平回転できるように構成されている。なお、符号１２ａ，１４ａ，１６ａ，２６ａは、求心望遠鏡３０の光路となる開口部である。

また、計測台１２上には、レーザ測長機２８に対向して補助ターゲットとしての反射プリズム３４が固定されている。すなわち、レーザ測長機２８および光波距離計３２は、測点Ｂに設けた視準用測定対象物としての反射プリズム３６に対して前後方向（接近離反方向）に相対移動可能な移動台２６上に載置されている。また、光波距離計３２およびレーザ測長機２８は、それぞれ演算制御部であるパーソナルコンピュータ８０に接続されており、パーソナルコンピュータ８０は表示器８２に接続されている。

光波距離計３２は、基準変調光を発光するための光源部と、前記光源部からの光を測定対象物に対して送出するための光学手段と、前記測定対象物からの反射光を受光し、電気信号の受信パルスに変換するための受光手段と、前記光源部の発光から前記受光手段で前記反射光を受光するまでの位相差から測定対象物までの距離を計測する測距部とを備えて構成されている。そして、光波距離計３２では、視準望遠鏡３２ａで反射プリズム３６を視準したときに、測定対象物としての反射プリズム３６に向けて光を照射するとともに、この測定光の参照光と反射プリズム３６で反射して戻ってきた反射光との位相差を基に光波測距装置１０（光波距離計３２）の器械点Ｐから反射プリズム３６までの距離を計測するように構成されている。

具体的には、光波距離計３２は、図４に示すように、発光素子３８、反射ミラー４０、光学系４２、対物レンズ４４、ミラー４６、平行平面ガラス４８、受光光学系５０、ダイクロイックプリズム５２、視準光学系５４、受光素子５６、シャッター機構５８を備えて構成されている。

対物レンズ４４は、反射プリズム３６に相対向して配置され、対物レンズ４４の後方には、対物レンズ４４の中心を通る光軸Ｉ１に対して偏心し、且つ光軸Ｉ１に対して４５度傾斜したミラー４６が配設されているとともに、ミラー４６に光を入射させる反射ミラー４０などからなる光学系４２および反射ミラー４０に光を入射する発光素子３８が設けられている。送光光学系４２は、その光軸Ｉ２が対物レンズ４４の光軸Ｉ１と直角で且つ光軸Ｉ１とミラー４６の面との交点Ｏ’を通るようにして出射光学系の光軸と対物レンズ４４の光軸Ｉ１とを一致させ、出射光が平行光となるように構成されているとともに、発光素子３８からの光の断面積を広げてミラー４６の全面に光が当たるようになっている。

一方、ミラー４６の後方には、対物レンズ４４の光軸Ｉ１と同軸に平行平面ガラス４８、ダイクロイックプリズム５２などの受光光学系５０、視準光学系５４が設けられ、さらに、光軸Ｉ１と直角方向に、ダイクロイックプリズム５２からの光を受光する受光素子５６が設けられている。

上記構成による光波距離計３２においては、発光素子３８から出射される光は、光学系４２、ミラー４６を介して対物レンズ４４から、例えば、Ｌ４、Ｌ５からなる光となって出射する。光Ｌ４、Ｌ５は、反射プリズム３６でＬ６、Ｌ７のように反射して対物レンズ４４から入射し、入射した光Ｌ６，Ｌ７はミラー４６に妨げられることなく、ダイクロイックプリズム５２を経て受光素子５６に至る。このとき距離計測に用いる参照光は、公知の光学系Ｌ８で送信信号（参照光）として得られ、この送信信号が受光素子５６に導かれるようになっている。一方、計測時には、参照光が受光素子５６に導かれないように、シャッター機構５８が設けられている。そして計測基準点（既知点）Ａから反射プリズム３６までの距離を計測するに際しては、送信信号（参照光）と反射プリズム３６からの反射光（受光信号）との位相差を基に計測基準点（既知点）Ａと反射プリズム３６との距離が求められる。光波距離装置の実施例として図４に示したが、これに限るものではなく、一般に公知の光波距離計であってもよい。

レーザ測長機２８は、図５に示すように、レーザ光の発生源となるレーザチューブ６０、偏光ビームスプリッタ６２、１/２波長板６４、ビーム拡大器６６、受光部６８、干渉計７０を備えて構成されており、レーザチューブ６０、偏光ビームスプリッタ６２、１／２波長板６４、ビーム拡大器６６、受光部６８はレーザヘッドＨ内に収納され、偏光ビームスプリッタ６２、１／２波長板６４、ビーム拡大器６６がレーザチューブ６０の光路上に配置されている。レーザチューブ６２から出射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ６２により、相互に直交するＰ波とＳ波との成分波に分波され、このうち偏光ビームスプリッタ６２を透過するＰ波成分のみが測定用の光として利用される。

偏光ビームスプリッタ６２から出射したＰ波成分は１／２波長板６４を通過することにより、偏光軸が４５度回転した直線偏光になって、ビーム拡大器６６に入射する。ビーム拡大器６６に入射した直線偏光はビーム拡大器６６により所定直径のビームに変換されて、窓部から干渉計７０に向けて出射される。このビーム拡大器６６は望遠鏡系の光学素子で構成され、ビームの径を大きくして平行光として干渉計７０に向けて出射させるものである。

干渉計７０では、入射したビームが透過光と反射光とに分けられ、透過光が測定光Ｌ１として反射プリズム３４を照射する。干渉計７０における反射光は、参照光Ｌ２として、干渉計７０の側部に設けられている反射プリズム７０ａに入射する。反射プリズム３４を照射した測定光Ｌ１は、反射プリズム３４で同軸上に上方にシフトして反射し、この反射光Ｌ３が再び干渉計７０に入射する。

この反射光Ｌ３を受けた干渉計７０では、反射光Ｌ３と参照光Ｌ２とを相互に干渉させて干渉光Ｌ４として受光部６８に入射させる。このとき、干渉光Ｌ４は、干渉計７０と反射プリズム３４との間の距離に対応して干渉状態が変化し、受光部６８で受光した光信号からこの変化を求めることにより、反射プリズム３４を移動させたときの移動距離（移動量）を測定することができる。干渉計方式の距離計は計測距離は短いが高精度１／１００００ｍｍの距離を計ることができる。レーザ測長機は実施例として図５に示したが、公知のレーザ測長機であってもよい。

パーソナルコンピュータ８０は、計測基準点Ａにおいて光波距離計３２により計測した測点Ｂまでの計測値Ｄ１を表示器８２に表示させるとともに、保存する。さらに、パーソナルコンピュータ８０は、移動台１２を計測基準点Ａから測点Ｂに接近する方向に、光波距離計３２の計測値が１０センチメートル単位のラウンドナンバーとなる位置まで（光波距離計３２の計測値のうち１０センチメートルの位の数値が変化する位置まで）移動させ、移動した位置において光波距離計３２により計測した測点Ｂまでの計測値Ｄ２を保存するとともに、レーザ測長機２８の計測値表示を０にセットする。さらに、パーソナルコンピュータ８０は、トラッキングモードで、移動台２６を基準計測点Ａの方向に、光波距離計３２の計測値Ｄ２のうち１０センチメートルの位がラウンドナンバーとなるまで移動させ、この移動量をレーザ測長機２８の計測値Ｄ３として求め、これを保存するとともに、計測値Ｄ２と計測値Ｄ３を加算して、計測基準点Ａから測点Ｂまでの正確な距離を演算する。さらに、パーソナルコンピュータ８０は、計測値Ｄ２と計測値Ｄ３を加算した数値のセンチメートル以上の数値を、既に保存されている計測値Ｄ１のセンチメートル以上の計測値Ｄ１’と比較し、両者が同一の場合にのみ、計測値Ｄ２と計測値Ｄ３の加算したものを、計測基準点Ａから測点Ｂまでの距離として表示器８２に表示するように構成されている。

なお、パーソナルコンピュータ８０は、光波距離計３２によって計測基準点Ａと測点Ｂとを結ぶ距離として斜距離（腑仰角α）Ｌαが求められたときには、この斜距離から水平距離Ｌを求める演算（Ｌ＝Ｌα×ｃｏｓα）を行うようになっている。

また、腑仰角αのない地下基線（大気の影響の少ない状態を保つようにしたトンネル設備）などについては、腑仰角αを補正するための演算は不要である。

したがって、距離Ｌを測定するに先立っては、光波距離計３２の計測値のうちセンチの位とレーザ測長機２８の計測値のうちセンチの位が等しいことを予め確認するためのキャリブレーションを行うこととしている。

次に、本実施例の作用を図６のフローチャートにしたがって説明する。なお、指標１８を計測基準点Ａとし、反射プリズム３６の設置されている点を測点Ｂとする。

まず、計測基準点Ａと測点Ｂ間の距離を測定するに先立って、三脚などの架台１６を使って計測基準点Ａの上方に光波測距装置１０本体を設置し、求心望遠鏡３０を使ってその器械点Ｐが計測基準点Ａの真上となるように、また気泡管２０を見ながら整準台１４を使って光波測距装置１０本体が水平となるように調整する（ステップＳ１）。次に、反射プリズム３６を測点Ｂに設置する（ステップＳ２）。そして、光波距離計３２の視準望遠鏡３２ａを用いて反射プリズム３６を視準した後、光波距離計３２から反射プリズム３６に向けて光を照射し、計測基準点Ａと測点Ｂ間の距離Ｌに関する計測値（測距値）Ｄ１を求め、この計測値（測距値）Ｄ１をパーソナルコンピュータ８０に転送する。この計測値Ｄ１はパーソナルコンピュータ８０に保存され、表示器８２にはセンチメートルの位以上の計測値Ｄ１’が表示される（ステップＳ３）。

次に、計測値Ｄ１の値が小さくなる方向、すなわち光波距離計３２を反射プリズム３６に近づける方向に移動台２６を所定距離（例えば、１０センチメートル程度）移動させ、計測値Ｄ１のうち１０センチメートルの位がラウンドナンバーになったときに移動台２６の移動を停止し、光波距離計３２により、反射プリズム３６までの距離を計測し、この計測値Ｄ２をパーソナルコンピュータ８０に転送する。このときパーソナルコンピュータ８０は、光波距離計３２の計測値（測距値）Ｄ２を保存するとともに、レーザ測長機２８の計測値を０にセットする（ステップＳ４）。

次に、レーザ測長機２８の計測値を０にセットした位置から、移動台２６を基準計測点Ａの方向に、トラッキングモードで光波距離計３２の計測値Ｄ２のうち１０センチメートルの位がラウンドナンバーとなるまで移動し、この移動分の長さをレーザ測長機２８によって計測する（ステップＳ５）。すなわち、光波距離計３２によって計測値Ｄ２が得られた後、レーザ測長機２８から反射プリズム３４にレーザ光を照射し、移動台２６が基準計測点Ａの方向に戻るまでの移動量を計測し、この計測値Ｄ３をパーソナルコンピュータ８０に転送する。パーソナルコンピュータ８０では、演算手段として、計測基準点Ａと測点Ｂとを結ぶ距離Ｌを、計測値Ｄ２と計測値Ｄ３の加算値として演算する（ステップ６）。さらに、パーソナルコンピュータ８０では、演算結果（Ｄ２＋Ｄ３）のセンチメートルの位以上の数値Ｌ’を、既に表示器８２に表示している計測値Ｄ１’と比較する（ステップ７）。ステップ７において、Ｌ’＝Ｄ１’の場合は、表示器８２の画面に演算結果（Ｄ２＋Ｄ３）を表示（ステップ８）する。例えば、計測基準点Ａと測点Ｂとを結ぶ距離Ｌとして、「１２３４５６．７８９μｍ」と表示される。この場合、パーソナルコンピュータ８０においては、光波距離計３２の計測値のうちセンチメートルの位以上の位の計測値「１２３４５□」を採用し、センチメートルの位より下の位についてはレーザ測長機２８の計測値「６．７８９」を採用することで、距離Ｌを高精度に求めることができる。一方、Ｌ’≠Ｄ１’の場合は、表示器８２の画面に演算結果（Ｄ２＋Ｄ３）を表示することなく、エラー表示をする。

このように本実施例によれば、光波距離計３２を主尺とし、レーザ測長機２８を副尺として用いることで、計測基準点Ａから測点Ｂまでの正確な距離を求めるように構成されているが、光波距離計３２をレーザ測長機２８とともに、計測基準点Ａ位置から反射プリズム３６に接近する方向に１０センチメートル程度移動させ、移動した位置から反射プリズム３６までの距離を光波距離計３２で計測（計測値Ｄ２）し、その後、光波距離計３２とレーザ測長機２８を元の位置に戻し、この移動量を、レーザ測長機２８から反射プリズム３４にレーザ光を照射することで計測（計測値Ｄ３）し、両計測値Ｄ２，Ｄ３を加算して計測基準点Ａと測点Ｂまでの距離Ｌとするので、レーザ光を遠方の測点に設置した反射プリズム３６に照射することなく、計測基準点Ａから測点Ｂまでの距離をマイクロメートルの単位まで高精度に測定することができる。

図７は、本発明の第２の実施例である光波測距装置の作用を説明するためのフローチャートである。

第２の実施例では、前記した第１の実施例とほとんど同じであるが、パーソナルコンピュータ８０による光波距離計３２およびレーザ測長機２８の駆動制御において一部相違する。すなわち、パーソナルコンピュータ８０は、計測基準点Ａにおいてレーザ干渉計２８を０セットした後に、移動台１２を計測基準点Ａから測点Ｂに対して接近する方向に１０センチメートル程度移動（光波距離計３２の計測値のうち１０センチメートルの位がラウンドナンバーとなるように移動）させて、その移動量を計測値Ｄ３として求め、さらに移動させた位置において光波距離計３２を動作させて測点Ｂまでの距離を計測値Ｄ２として求めるように構成されている。

以下、この第２の実施例の作用を図７のフローチャートにしたがって説明する。

ステップ１〜ステップ３までの手順は、前記した第１の実施例における手順と同一であり、その重複した説明は省略する。

ステップ３の後のステップ４’では、パーソナルコンピュータ８０は、計測基準点Ａにおいてレーザ測長機２８の計測値を０にセットした後に、トラッキングモードで、移動台１２を計測基準点Ａから測点Ｂに対して接近する方向に、光波距離計３２の計測値Ｄ２のうち１０センチメートルの位がラウンドナンバーとなるまで移動させて、この移動分の長さをレーザ測長機２８によって計測（計測値Ｄ３）する。次いで、ステップ５’では、移動させた位置において光波距離計３２を動作させて、測点Ｂまでの計測値Ｄ２を計測する。次いで、第１の実施例におけるステップ６〜９と同様のステップを経て、表示器８２の画面には、演算結果（Ｄ２＋Ｄ３）またはエラー表示がされる。

このように本実施例によれば、光波距離計３２を主尺とし、レーザ測長機２８を副尺として用いることで、計測基準点Ａから測点Ｂまでの正確な距離を求めるように構成されているが、光波距離計３２をレーザ測長機２８とともに、計測基準点Ａ位置から反射プリズム３６に接近する方向に１０センチメートル程度移動させ、この移動量を、レーザ測長機２８から反射プリズム３４にレーザ光を照射することで計測（計測値Ｄ３）し、移動した位置から反射プリズム３６までの距離を光波距離計３２で計測（計測値Ｄ２）し、両計測値Ｄ２，Ｄ３を加算して計測基準点Ａから測点Ｂまでの距離Ｌとするので、レーザ光を遠方の測点に設置した反射プリズム３６に照射することなく、計測基準点Ａから測点Ｂまでの距離をセンチメートルの単位まで高精度に測定することができる。

なお、前記した２つの実施例においては、移動台２６を反射プリズム３６側に移動させるものについて述べたが、移動台２６を反射プリズム３６とは逆方向に１０センチメートル程度移動させる方法を採用することもでき、この場合、距離Ｌは、Ｌ＝Ｄ２−Ｄ３として求めることができる。すなわち、移動台２６を計測値Ｄ１が長くなる方向に移動させるときには、計測値Ｄ２から計測値Ｄ３を減算することで、距離Ｌを高精度に求めることができるので、本発明を光波距離計の基準機として用いることができる。

また、計測値は温度による影響を受ける惧れがあるため、原発振器の周波数や温度の補償処理（例えば、安定度として−９乗（１マイクロメータの精度）のもの）が必要である。即ち、測点Ｂが遠方の場合には、光波距離計３２からの照射光が反射プリズム３６で反射されて光波距離計３２に戻ってくるまでの光路長が長いため、気象補正処理が必要である。しかし、レーザ測長機２８のレーザ光路長は、光波距離計３２の光路長に比べると無視できるので、光波距離計３２に用いる温度補償処理よりも低い精度のものを採用できるか、あるいはレーザ測長機２８では温度補償を全く行わなくてもよい。

本発明の一実施例である光波測距装置の要部平面図である。 光波測距装置の要部側面図である。 光波測距装置の分解斜視図である。 光波距離計のブロック構成図である。 レーザ測長機のブロック構成図である。 光波測距装置の作用を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施例である光波測距装置の作用を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０ 光波測距装置
Ｐ 器械点
Ａ 計測基準点
Ｂ 測点
Ｌ 測点Ａと測点Ｂ間の距離
１２ 計測台
１４ 整準台
１６ 三脚等の架台
１８ 指標
２６ 移動台
２８ レーザ測長機
３０ 求心望遠鏡
３２ａ 光波距離計の視準望遠鏡
３２ 光波距離計
３４ 補助ターゲットである反射プリズム
３６ 測定対象物である反射プリズム
８０ パーソナルコンピュータ
８２ 表示器

Claims (6)

1. 基準変調光を発光するための光源部と、前記光源部からの光を測定対象物に対して送出するための光学手段と、前記測定対象物からの反射光を受光し、電気信号の受信パルスに変換するための受光手段と、前記光源部の発光から前記受光手段で前記反射光を受光するまでの位相差から測定対象物までの距離を計測する測距部とを備えた光波距離計と、
   補助ターゲットに向けてレーザ光を照射し、照射光と前記補助ターゲットで反射した反射光との干渉を基に前記補助ターゲットの移動量を計測するレーザ測長機と、
   前記光波距離計と前記レーザ測長機を前記測定対象物に対して相対移動可能に支持する移動台と、
   前記光波距離計の計測値と前記レーザ測長機の計測値とから前記計測基準点から前記測点までの距離を演算する演算手段とを備え、
   前記演算手段は、前記移動台が前記計測基準点から前記測点に対して前後方向に所定距離移動したときに、前記レーザ測長機の計測値を０にセットするとともに、前記光波距離計の計測値を記録し、前記移動台が前記所定距離移動した点から前記計測基準点まで戻ったときに、前記レーザ測長機の計測値を記録し、前記レーザ測長機の計測値を０にセットした後に記録した各計測値を基に前記計測基準点から前記測点までの距離を演算するように構成されたことを特徴とする光波測距装置。
2. 基準変調光を発光するための光源部と、前記光源部からの光を測定対象物に対して送出するための光学手段と、前記測定対象物からの反射光を受光し、電気信号の受信パルスに変換するための受光手段と、前記光源部の発光から前記受光手段で前記反射光を受光するまでの位相差から測定対象物までの距離を計測する測距部とを備えた光波距離計と
   補助ターゲットに向けてレーザ光を照射し、照射光と前記補助ターゲットで反射した反射光との干渉を基に前記補助ターゲットの移動量を計測するレーザ測長機と、
   前記光波距離計と前記レーザ測長機を前記視準用測定対象物に対して相対移動可能に支持する移動台と、
   前記光波距離計の計測値と前記レーザ測長機の計測値とから前記計測基準点から前記測点までの距離を演算する演算手段とを備え、
   前記演算手段は、前記計測基準点において前記光波距離計の計測値を記録するとともに、前記レーザ測長機の計測値を０にセットし、前記移動台が前記計測基準点から前記測点に対して前後方向に所定距離移動したときに、前記レーザ測長機の計測値を記録するとともに、前記光波距離計の計測値を記録し、前記移動台の移動後に記録した各計測値を基に前記計測基準点から前記測点までの距離を演算するように構成されたことを特徴とする光波測距装置。
3. 請求項１または２に記載の光波測距装置において、前記演算手段は、前記移動台が前記計測基準点から前記測定対象物に近づく方向に所定距離移動したときには、前記各記録した計測値の加算した値を基に前記計測基準点から前記測定対象物までの距離を演算し、前記移動台が前記計測基準点から前記測定対象物とは逆方向に所定距離移動したときには、前記各記録した計測値のうち前記光波距離計の計測値から前記レーザ測長機の計測値を減算した値を基に前記計測基準点から前記測定対象物までの距離を演算することを特徴とする光波測距装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の光波測距装置において、前記演算手段は、前記光波距離計の計測値のうち精度保証の確かな１０センチメートルの位以上の計測値を採用し、精度保証の不確かな１０センチメートルの位未満の計測値として前記レーザ測長機の計測値を採用することを特徴とする光波測距装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の光波測距装置において、前記演算手段の演算結果を表示する表示器を備えてなることを特徴とする光波測距装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の光波測距装置において、前記演算手段は、記録した各計測値を基に演算して求めた計測値を前記計測基準点において計測した光波距離計の計測値と比較して、演算計測値の適否を判定することを特徴とする光波測距装置。

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