JP2009145113A - Survey instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測量機の視準望遠鏡の視野内に太陽が入った際に受光素子を含む受光素子回路又は観測者の目を太陽光から保護することができる測量機に関する。 The present invention relates to a light receiving element circuit including a light receiving element or a surveying instrument that can protect an observer's eyes from sunlight when the sun enters the field of view of a collimating telescope of the surveying instrument.
最近の測量機では、ターゲットを自動視準したり、移動するターゲットを自動追尾したりする機能を有する測量機が普及してきた。自動視準機能を有する測量機としては、下記特許文献1に開示されたようなものが知られている。この測量機を図1及び図2に基づいて以下に説明する。 In recent surveying instruments, surveying instruments having a function of automatically collimating a target or automatically tracking a moving target have become widespread. As a surveying instrument having an automatic collimation function, one disclosed in Patent Document 1 below is known. This surveying instrument will be described below with reference to FIGS.
図1に示したように、この測量機の視準望遠鏡38は、視準軸(光軸)O上に配置された対物レンズ41、合焦レンズ43、正立プリズム44、焦点板47、接眼レンズ48からなる。この測量機においては、対物レンズ41で集光された可視光は、ダイクロイックプリズム42を透過して、ターゲット付近の様子を焦点板47上に結像させる。観測者は、ターゲット付近の様子を接眼レンズ48を覗いて見ることができ、手動でも視準作業を行うことができる。
As shown in FIG. 1, the
この測量機に備えられた自動視準装置40は、光学系として、赤外線の視準光を出射する発光部24、赤外線の視準光を平行光線にするコリメータレンズ26、赤外線の視準光を視準軸O方向へ反射する反射鏡45及び反射プリズム46、対物レンズ41、ダイクロイックプリズム42、受光素子であるCCDエリアセンサ(以下、単にCCDと記載する)20とを備え、制御系として、図2のブロック図に示したように、発光部24とCCD20の他に、CCD20から取得した画像を処理する画像処理装置21と、視準望遠鏡38を回転させる水平駆動部(水平サーボモータ)28及び垂直駆動部(垂直サーボモータ)30と、これらに接続されたマイコン(演算制御部)32と、測定値やCCD20から取得した画像等を表示するための表示部22とを備えている。
An
発光部24から出射された赤外線の視準光は、コリメータレンズ26を経て、反射鏡45と反射プリズム46で直角に光路が曲げられ、視準軸Oに沿って送光される。送光された赤外線の視準光は、測定点に設置されたターゲットで反射して、視準軸Oに沿って戻り、対物レンズ41で集光され、ダイクロイックプリズム42で直角方向に反射され、CCD20に入射する。
The infrared collimated light emitted from the
マイコン32は、CCD20に写ったターゲット像を画像処理装置21で処理した後、ターゲット像の画像の中心からの水平偏差及び垂直偏差を求める。それから、マイコン32は、水平偏差及び垂直偏差が零になるまで、水平駆動部28と垂直駆動部30によって視準望遠鏡38を回転させて、ターゲットを自動視準する。
The
なお、受光素子としては、CCD20の替りに、十字形に配置したCCDラインセンサや4分割センサ等が設けられることもある。CCDラインセンサや4分割センサは安価で自動視準の方法も簡単であり、この場合には高価な画像処理装置21が不要になる。
As a light receiving element, a CCD line sensor or a quadrant sensor arranged in a cross shape may be provided instead of the
なお、この測量機は、トータルステーション(電子式測距測角儀)であるから、光波距離計も備えられる。光波距離計の光学系は、測距用発光部60、ビームスプリッタ62、ダイクロイックプリズム64、対物レンズ41、受光素子66、測距光を測距用発光部60から受光素子66へ直接導く参照光路68から構成される。なお、光波距離計については、従来のものと同じであるから、説明を省略する。この測量機には、さらに、図示しない水平測角部(水平エンコーダ)及び垂直測角部(垂直エンコーダ)が備えられるが、これらも従来のものと同じであるから説明を省略する。
ところで、前記特許文献1に開示された測量機では、ターゲットを自動視準する際に、太陽が視準望遠鏡38の視野内に入ってしまうことがある。このような場合、測量機の視準望遠鏡38は普通のカメラに比べて極めて高倍率であるので、太陽光によってCCD20又は受光素子66を含む受光素子回路に過大電流が流れて、受光素子回路が損傷を受けるという問題がある。また、観測者が手動で視準する際にも、観測者の意に反して太陽を視準望遠鏡38の視野内に入れてしまうことがある。このような場合には、観測者の目を痛めるという問題もある。
By the way, in the surveying instrument disclosed in Patent Document 1, when the target is automatically collimated, the sun may enter the field of view of the
本発明は、前記問題を解決するため、観測者の意に反して測量機の視準望遠鏡の視野内に太陽が入った場合に、受光素子を含む受光素子回路又は観測者の目を保護することができる測量機を提供することを課題とする。 In order to solve the above problems, the present invention protects a light receiving element circuit including a light receiving element or an observer's eyes when the sun enters the field of view of a collimating telescope of a surveying instrument against the intention of the observer. It is an object of the present invention to provide a surveying instrument capable of performing the above.
以上の課題を達成するために、請求項1に係る発明の測量機では、視準望遠鏡の視野内に太陽が入ったか入る直前であることを検出する太陽検出手段と、太陽が前記視準望遠鏡の視野内に入った瞬間又は入る直前から出るまで受光素子又は観測者の目に入る太陽光を遮蔽又は減衰させる太陽防御手段とを備えた。 In order to achieve the above object, in the surveying instrument according to the first aspect of the present invention, the sun detecting means for detecting whether the sun has entered or just entered the field of view of the collimating telescope, and the sun is the collimating telescope. And a sun protection means for shielding or attenuating the sunlight that enters the eyes of the light receiving element or the observer from the moment of entering the field of view or from just before entering.
請求項2に係る発明の測量機では、視準望遠鏡の視野内に太陽が入ったか又は入る直前であることを検出する太陽検出手段と、太陽が前記視準望遠鏡の視野内に入った瞬間又は入る直前から出るまで受光素子回路の電源をOFFとする受光素子回路保護手段とを備えた。 In the surveying instrument of the invention according to claim 2, the sun detecting means for detecting that the sun has entered or just before entering the visual field of the collimating telescope, and the moment when the sun entered the visual field of the collimating telescope or And a light receiving element circuit protection means for turning off the power of the light receiving element circuit from immediately before entering.
請求項3に係る発明の測量機では、視準望遠鏡の視野内に太陽が入ったか又は入る直前であることを検出する太陽検出手段と、太陽が前記視準望遠鏡の視野内に入った瞬間又は入る直前から太陽を避けるように前記視準望遠鏡を駆動する太陽回避手段とを備えた。 In the surveying instrument of the invention according to claim 3, the sun detecting means for detecting that the sun has entered or just before entering the visual field of the collimating telescope, and the moment when the sun entered the visual field of the collimating telescope or And a sun avoiding means for driving the collimating telescope so as to avoid the sun immediately before entering.
請求項4に係る発明の測量機では、請求項1、2又は3に係る発明の測量機において、前記太陽検出手段を自動視準装置に備えられた受光素子とした。
In the surveying instrument of the invention according to
請求項5に係る発明の測量機では、請求項4に係る発明の測量機において、前記太陽検出手段を前記受光素子からの出力が最大値に達したことにより太陽を検出するものとした。
In the surveying instrument of the invention according to claim 5, in the surveying instrument of the invention according to
請求項6に係る発明の測量機では、請求項1、2又は3に係る発明の測量機において、前記太陽検出手段を前記視準望遠鏡と平行で前記視準望遠鏡よりやや広い視野を有する太陽検出望遠鏡内に配置された受光素子とした。 According to a surveying instrument of the invention according to claim 6, in the surveying instrument of the invention according to claim 1, 2, or 3, the sun detection means has a field of view slightly wider than the collimating telescope in parallel with the collimating telescope. It was set as the light receiving element arrange | positioned in the telescope.
以上の説明から明らかなように、請求項1に係る発明では、視準望遠鏡の視野内に太陽が入ったか入る直前であることを検出する太陽検出手段と、太陽が前記視準望遠鏡の視野内に入った瞬間又は入る直前から出るまで受光素子又は観測者の目に入る太陽光を遮蔽又は減衰させる太陽防御手段とを備えたから、観測者の意に反して視準望遠鏡の視野内に太陽が入った場合に、受光素子回路又は観測者の目を保護することができる。 As is apparent from the above description, in the invention according to claim 1, the sun detection means for detecting that the sun has entered or just before entering the visual field of the collimating telescope, and the sun is within the visual field of the collimating telescope. Since the light receiving element or the sun protection means for shielding or attenuating the sunlight entering the observer's eyes from the moment of entering or just before entering, the sun is within the field of view of the collimating telescope against the intention of the observer. When entering, the light receiving element circuit or the eyes of the observer can be protected.
請求項2に係る発明では、視準望遠鏡の視野内に太陽が入ったか又は入る直前であることを検出する太陽検出手段と、太陽が前記視準望遠鏡の視野内に入った瞬間又は入る直前から出るまで受光素子回路の電源をOFFとする受光素子回路保護手段とを備えたから、観測者の意に反して視準望遠鏡の視野内に太陽が入った場合に、受光素子回路に過大電流が流れることを防止して、受光素子回路を保護することができる。 In the invention according to claim 2, the sun detection means for detecting that the sun has entered or just before entering the visual field of the collimating telescope, and from the moment when the sun entered or just before entering the collimating telescope Since it has a light receiving element circuit protection means that turns off the power of the light receiving element circuit until it comes out, an excessive current flows in the light receiving element circuit when the sun enters the field of view of the collimating telescope against the intention of the observer This can be prevented and the light receiving element circuit can be protected.
請求項3に係る発明では、視準望遠鏡の視野内に太陽が入ったか又は入る直前であることを検出する太陽検出手段と、太陽が前記視準望遠鏡の視野内に入った瞬間又は入る直前から太陽を避けるように前記視準望遠鏡を駆動する太陽回避手段とを備えたから、観測者の意に反して視準望遠鏡の視野内に太陽が入った場合に、受光素子回路又は観測者の目を保護することができる。 In the invention according to claim 3, the sun detecting means for detecting that the sun has entered or just before entering the visual field of the collimating telescope, and the moment when the sun enters or just before entering the collimating telescope. And a sun avoiding means for driving the collimating telescope so as to avoid the sun, so that when the sun enters the collimating telescope's field of view against the observer's will, the light receiving element circuit or the eyes of the observer Can be protected.
請求項4に係る発明では、請求項1、2又は3に係る発明において、太陽検出手段を自動視準装置に備えられた受光素子としたから、特別な部品を追加することなく、安価で簡単に請求項1、2又は3に係る発明を実施できる。
請求項5に係る発明では、請求項4に係る発明において、太陽検出手段を受光素子からの出力が最大値に達したことにより太陽を検出するものとしたから、太陽の検出が特に簡単になって、いっそう安価で簡単に請求項1、2又は3に係る発明を実施できる。
In the invention according to
In the invention according to claim 5, in the invention according to
請求項6に係る発明では、請求項1、2又は3に係る発明において、太陽検出手段を視準望遠鏡と平行で視準望遠鏡よりやや広い視野を有する太陽検出望遠鏡内に配置された受光素子としたから、視準望遠鏡内に配置された受光素子又は観測者の目に太陽光が入射することを完全に防止でき、いっそう確実に受光素子回路又は観測者の目を保護することができる。 The invention according to claim 6 is the invention according to claim 1, 2, or 3, wherein the light receiving element disposed in the sun detection telescope having a field of view slightly wider than the collimating telescope in parallel with the collimating telescope. Therefore, it is possible to completely prevent sunlight from entering the eyes of the light receiving element or the observer arranged in the collimating telescope, and it is possible to protect the light receiving element circuit or the eyes of the observer more reliably.
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。まず、図1〜図4に基づいて、本発明の第1実施例に係る測量機について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, based on FIGS. 1-4, the surveying instrument based on 1st Example of this invention is demonstrated.
本実施例の測量機は、光学系及びブロック図では、図1及び図2に示した従来の測量機と同じある。ただし、本実施例の測量機は、太陽が視準望遠鏡38の視野内に入って、太陽検出手段である受光素子のCCD20に太陽光線が入射した場合に、CCD20を含む受光素子回路及び受光素子66を含む受光素子回路を保護するための受光素子回路保護手段が備えられている。受光素子回路保護手段は、受光素子回路の電源をON・OFFする図示しないスイッチで、マイコン32によって制御される。
The surveying instrument of the present embodiment is the same as the conventional surveying instrument shown in FIGS. 1 and 2 in the optical system and the block diagram. However, in the surveying instrument of this embodiment, when the sun enters the field of view of the
それでは、図3に基づいて、マイコン32によって受光素子回路保護手段を制御しながら行う自動視準の手順ついて説明する。
Now, a procedure of automatic collimation performed while controlling the light receiving element circuit protection means by the
測量機が自動視準を開始すると、ステップS1に進んで、太陽76又はターゲット74を視準望遠鏡38の視野内に検出したか否か、言い換えれば、CCD20の撮像範囲78内に太陽76又はターゲット74が入ったか否か、すなわちCCD20に太陽76又はターゲット74が写ったか否かを調べる。ターゲット74を検出すれば、ステップS6に進んで、ターゲット74の探索を終了して自動視準を実行する。太陽76を検出すれば、ステップS3に進む。ターゲット74も太陽76も検出しない場合は、ステップS2に進んで、図4に一例を示したような探索ルート70に沿って視準望遠鏡38をCCD20の撮像範囲78の幅78aよりやや小さな角度回転させて、ターゲット74の探索を行う。本実施例では、探索ルート70は、探索開始点72からターゲット74までの略正方形の渦巻き状とした。
When the surveying instrument starts automatic collimation, the process proceeds to step S1 to determine whether the
太陽76の検出は、太陽76がCCD20に写ると、太陽76が写った部分のCCD20のピクセルからの出力が飽和して上限値(8ビットの場合255、ただし、受光素子の種類によっては0になるものもある。)になることを利用する。すなわち、CCD20のある範囲のピクセルからの出力が全て上限値になったとき、太陽76がCCD20に写っているか、太陽76がCCD20の極めて近くに写っていると判断するのである。
When detecting the
ステップS3に進むと、受光素子回路保護手段を動作させ、すなわちCCD20含む受光素子回路及び受光素子66を含む受光素子回路の電源をOFFとして、両受光素子回路の動作を停止させる。続いてステップS4に進み、CCD20に太陽76が写らなくなるまで視準望遠鏡38を図4に示した探索ルート70に沿って回転させる。視準望遠鏡38を探索ルート70に沿ってCCD20の撮像範囲78の幅78aに太陽の視直径(約32’)を加えた分よりわずかに大きく回転させれば、CCD20に太陽76は写らなくなる。
In step S3, the light receiving element circuit protection means is operated, that is, the power of the light receiving element circuit including the
次に、ステップS5に進んで、CCD20を含む受光素子回路及び受光素子66を含む受光素子回路の電源をONとして、両受光素子回路の動作を再開させる。それから、ステップS1に戻り、以下、ターゲット74を検出するまでステップS1〜S5を繰り返す。
Next, proceeding to step S5, the power of the light receiving element circuit including the
本実施例によれば、ターゲット74を探索中に太陽76が視準望遠鏡38の視野に入った瞬間から出るまでの間、CCD20含む受光素子回路及び受光素子66を含む受光素子回路の電源をOFFとして、受光素子回路に過大電流が流れることを防止するから、特別な部品等を追加することなく、受光素子回路の損傷を防止でき、安全性を高めることができる。なお、本実施例の場合、CCD20に太陽76が写った瞬間には、受光素子回路に一瞬だけ過大電流が流れるが、極めて短時間であるから、受光素子回路は安全である。
According to this embodiment, the power of the light receiving element circuit including the
次に、本発明の第2実施例を図5及び図6に基づいて説明する。本実施例では、CCD20の前方、受光素子66の前方及び接眼レンズ48の前方にそれぞれ、受光素子回路又は観測者の目を保護する太陽防御手段である遮光板又は減衰板80を図示しないサーボ装置等で進退自在に配置している。通常、遮光板又は減衰板80はCCD20、受光素子66及び接眼レンズ48の前方からそれぞれ後退しているが(図6のステップS5a参照)、CCD20が太陽を検出した場合には、マイコン32からの指令で遮光板又は減衰板80をCCD20、受光素子66及び接眼レンズ48それぞれの前方へ移動させて(図6のステップS3a参照)、太陽光がCCD20、受光素子66及び観測者の目に入らないようにしている。もちろん、第1実施例で用いられた受光素子回路保護手段は不要となる。これ以外は、前記第1実施例と同じである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a light shielding plate or attenuating
本実施例によれば、CCD20又は受光素子66を含む受光素子回路の損傷を防止できるとともに、観測者が視準望遠鏡38を覗いていた場合にも、観測者の目を保護して安全性を高めることができる。なお、太陽防御手段としては、遮光板又は減衰板のどちらを用いてもよいが、減衰板を用いた場合は、観測者が太陽を見ることができるため、太陽方向を検出する必要がある測量機(例えば、真北測定装置等)にも使用することができる。
According to this embodiment, damage to the light receiving element circuit including the
次に、本発明の第3実施例を図7及び図8に基づいて説明する。本実施例の測量機の光学系及びブロック図は、それぞれ図1及び図2に示した従来の測量機と同じある。ただし、本実施例では、測量機が自動視準を開始して、図7に示したように、探索ルート70に沿ってターゲット74をサーチしているとき、太陽76が視準望遠鏡38の視野内に入った場合に、太陽76を回避するように視準望遠鏡38を回転させる太陽回避手段を備える。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The optical system and block diagram of the surveying instrument of this example are the same as those of the conventional surveying instrument shown in FIGS. 1 and 2, respectively. However, in this embodiment, when the surveying instrument starts automatic collimation and the
太陽回避手段は、マイコン32、水平駆動部28及び垂直駆動部30とから構成される。太陽76を回避するには、太陽76が視準望遠鏡38の視野に入った瞬間に、マイコン32から水平駆動部28及び垂直駆動部30に指令を送って、本来の探索ルート70(視準望遠鏡38の回転方向)から直角方向にCCD20の撮像範囲78の幅78aに太陽の視直径を加えた分よりわずかに大きく回転させ、次に本来の探索ルート70と平行にCCD20の撮像範囲78の幅78aに太陽の視直径を加えた分よりわずかに大きく回転させ、それから本来の探索ルート70に戻せばよい。
The sun avoiding means includes a
図8に基づいて、太陽回避をしながら自動視準を行う手順ついて説明する。測量機が自動視準を開始すると、ステップS11に進んで、視準望遠鏡38の回転方向を検出する。次に、ステップS12に進んで、視準望遠鏡38の視野内に太陽76を検出したか否かを調べる。太陽76を検出すれば、ステップS13に進んで、太陽回避手段によって太陽76を回避するように視準望遠鏡を回転させる。なお、ステップS11〜S13からなる太陽回避サブルーチンS10は、視準作業をしていないときも常に働くようにされていて、受光素子回路及び観測者の目を常時保護している。
A procedure for performing automatic collimation while avoiding the sun will be described with reference to FIG. When the surveying instrument starts automatic collimation, the process proceeds to step S11 to detect the rotation direction of the collimating
ステップS12で太陽を検出しない場合は、ステップS14に進んで、ターゲット74を視準望遠鏡38の視野内に検出したか否か調べる。ターゲット74を検出すれば、ステップS15に進んで、ターゲット74の探索を終了して自動視準を実行する。ターゲット74を検出しない場合は、ステップS16に進んで、図7に一例を示したような探索ルート70に沿って視準望遠鏡38を所定角回転させて、ステップS11に戻る。これ以外は、前記第1実施例と同じである。
If the sun is not detected in step S12, the process proceeds to step S14 to check whether the
本実施例でも、特別な部品等を追加することなく、CCD20又は受光素子66を含む受光素子回路の損傷を防止できるとともに、観測者が視準望遠鏡38を覗いていた場合にも、観測者の目を保護して安全性を高めることができる。
Even in this embodiment, it is possible to prevent damage to the light receiving element circuit including the
次に、本発明の第4実施例を図9に基づいて説明する。本実施例では、視準望遠鏡38と平行で、対物レンズ86を有するとともに視準望遠鏡38よりやや広い視野を有する太陽検出望遠鏡82を備え、太陽検出望遠鏡82内に自動視準装置40のCCD20とは別の受光素子84を備えている。この受光素子84は、1個又は複数のホトダイオードでよく、特に強い光にのみに感応する低感度のものを用いる。受光素子84に太陽が写った場合は、第1実施例と同様にCCD20を含む受光素子回路及び受光素子66を含む受光素子回路の電源をOFFとする。これ以外は、前記第1実施例と同じである。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a
本実施例によれば、第1実施例と同じ効果を奏するうえ、太陽検出望遠鏡82の視野がCCD20も含めた視準望遠鏡38の視野より広いので、太陽が視準望遠鏡38の視野に入る直前を検出でき、一瞬でも受光素子回路に過大電流が流れることを完全に防止でき、いっそう安全性を高めることができる。
According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment is obtained, and the field of view of the
本実施例の場合は、受光素子84に太陽が写った場合に、受光素子回路の電源をOFFにするのではなく、第2実施例と同様に、遮光板又は減衰板80をCCD20の前方及び接眼レンズ48の前方へそれぞれ移動させるか、又は第3実施例と同様に太陽76を回避するように視準望遠鏡38を回転させてもよい。この場合は、第2実施例又は第3実施例と同じ効果を奏するうえ、さらに観測者の目に太陽光が入射することを完全に防止でき、いっそう安全性を高めることができる。また、太陽検出望遠鏡82の対物レンズ86の代わりにピンホールを用いてもよい。
In the case of the present embodiment, when the sun is reflected on the
次に、本発明の第5実施例を図10に基づいて説明する。本実施例の測量機は、視準望遠鏡38の他に太陽検出望遠鏡82を備えているが、自動視準装置を備えていない。そして、太陽検出望遠鏡82内の受光素子84に太陽が写った場合には、マイコン32からの指令で遮蔽板又は減衰板80を接眼レンズ48の前方に移動させるようになっている。本実施例によれば、自動視準装置を備えない測量機において、観測者の目を保護することができる。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The surveying instrument of the present embodiment includes a
ところで、本発明は、前記実施例に限られるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、前記第1、第2及び第3実施例では太陽検出手段である受光素子としてCCDエリアセンサ20を用いているが、受光素子としては、CCDカラーエリアセンサ、CMOSエリアセンサ、十字形CCDラインセンサ、4分割センサ等の適宜受光素子を選択することも可能である。また、前記第1、第2及び第3実施例では、CCD20のある部分のピクセルからの出力が皆飽和して上限値に達したことから太陽を検出したが、これに限るものではない。例えば、CCD20のある部分のピクセルからの出力の微分値が皆所定値を越えたことをマイコン32で検出して、これから太陽を検出してもよい。この場合は、特別な部品を追加することなく早めに太陽を検出でき、いっそう安全となる。
By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, in the first, second and third embodiments, the
20 CCDエリアセンサ(太陽検出手段、受光素子)
38 視準望遠鏡
40 自動視準装置
66 受光素子
80 遮光板又は減衰板(太陽防御手段)
82 太陽検出望遠鏡
84 受光素子(太陽検出手段)
20 CCD area sensor (sun detection means, light receiving element)
38
82
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