JP2009300386A

JP2009300386A - 測量機

Info

Publication number: JP2009300386A
Application number: JP2008158189A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nishida; 信幸西田; Minoru Chiba; 稔千葉
Original assignee: Sokkia Topcon Co Ltd
Current assignee: Sokkia Topcon Co Ltd
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】簡単な構成によっても、視準対象の画像の中からターゲットの画像を抽出してその中心位置を算出すること。
【解決手段】特定の方向に偏光された参照光を含む光を視準対象に照射して、その反射光を対物レンズ２２、ダイクロイックプリズム２４を介してビームスプリッタ２６に入射し、この反射光をビームスプリッタ２６で参照光の成分を含む第１の光と第２の光に分岐し、参照光を含む第１の光を撮像素子２８に入射し、第２の光のうち参照光以外の波長成分の光を偏光フィルタ５６で抽出して撮像素子３２に入射し、撮像素子２８、３２の撮像による画像のうち光源１２の点灯時における参照光を含む画像と、光源１２の消灯時に相当する参照光以外の成分を含む画像を画像処理装置３４で同時に生成し、両者の画像の差からターゲット像とその中心位置を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、視準望遠鏡の視準対象の中からターゲットを検出し、この検出結果をターゲットの追尾や視準に用いることができる測量機に関する。

測距・測角などの測量を一人で行う場合、いわゆるワンマン測量を行う場合、ターゲット、例えば、反射プリズムを自動的に検出する必要がある。ターゲットを検出する方法としては、ターゲット側からの信号を測量機側で捉える方法と、測量機からターゲットに向けて光を照射し、ターゲットで反射した反射光を測量機で受光する方法がある。後者の場合、測量機の受光部に、反射光を受光する撮像素子を設け、撮像素子の撮像による画像を画像処理装置で処理して、ターゲットの位置を検出する方法がある。

具体的には、望遠鏡でターゲットを視準したときに、望遠鏡を停止した状態で、発光素子を点灯して、測量機からターゲットに向けて参照光を照射し、望遠鏡の視準対象を受光素子で撮像すると、図６（ａ）に示すように、背景像２００とターゲット像２０２を含む画像２０４が生成される。次に、発光素子を消灯した状態で、望遠鏡の視準対象を受光素子で撮像すると、図６（ｂ）に示すように、背景像２００と暗いターゲット像２０２’を含む画像２０６が生成される。この後、画像２０４と画像２０６との差を求めると、図６（ｃ）に示すように、背景像２００が相殺され、ターゲット像２０２のみを含む画像２０８が生成され、この画像２０８からターゲット像２０２の中心位置を求めることができる。

また、ターゲットを探すために、望遠鏡を水平方向または垂直方向に回転させる操作を行うときには、望遠鏡を回転する過程で、まず、図７（ａ）に示すように、発光素子を点灯して、測量機から望遠鏡の視準対象に向けて参照光を照射し、望遠鏡の視準対象を受光素子で撮像すると、図７（ａ）に示すように、望遠鏡の視準対象にターゲットが含まれていた場合、背景像２１０とターゲット像２０２を含む画像２１２が生成される。次に、望遠鏡を所定角度回転させたときに、発光素子を消灯した状態で、望遠鏡の視準対象を受光素子で撮像すると、望遠鏡の視準対象にターゲットが含まれていた場合、図７（ｂ）に示すように、背景像２１４と暗いターゲット像２０２’を含む画像２１６が生成される。この後、望遠鏡の回転に伴う回転角度を角度検出器でずれ量Δとして求め、図７（ｃ）に示すように、ずれ量Δを基に画像２１２と画像２１６の重複部位が一致するように両者の画像を合わせる。

すなわち、ずれ量Δだけ画像２１２と画像２１６の位置をずらす。その後、両者の差を求めると、図７（ｄ）に示すように、背景像２１０、２１４の重複部位が相殺され、ターゲット像２０２のみを含む画像２１８が生成され、この画像２１８からターゲット像２０２の中心位置を求めることができる。すなわち、画像２１２と画像２１４との間に時間差があって、背景像２１０、２１４が相違していても、ずれ量Δだけ画像２１２と画像２１６の位置をずらし、その後、画像２１２と画像２１６の差を求めることで、ターゲット像２０２のみを含む画像２１８を生成することができる（特許文献１参照）。

しかし、望遠鏡が回転している過程で撮像された画像の中に、背景像に明るい輝点を伴った移動体が含まれる場合、例えば、図８（ａ）に示すように、発光素子点灯時における画像２１２の背景像２１０にターゲット像２０２の他に、明るい輝点を伴った移動体の像として、車両像２２０が含まれる場合、この車両像２２０は、図８（ｂ）に示すように、発光素子消灯時における画像２１６の背景像２１４にも、ターゲット像２０２’とともに存在することがある。この車両像２２０は、画像２１０における位置と画像２１６における位置はそれぞれ異なるが、明るさは一定である。このため、図８（ｃ）に示すように、ずれ量Δだけ画像２１２と画像２１６の位置を互いにずらして、画像２１２と画像２１６の差を求めても、図８（ｄ）に示すように、ターゲット像２０２の他に車両像２２０を含む画像２２２が生成されることになり、ターゲット像２０２のみを含む画像を生成することができない。

さらに、望遠鏡が回転しているときに、ターゲットが明るい背景上を移動している場合、例えば、図９（ａ）に示すように、発光素子点灯時における画像２２４の背景像２２６にターゲット像２０２の他に、明るい背景として、明るい水面像２２８と、明るい輝点を伴った移動体の像として、車両像２２０が含まれる場合、この水面像２２８は、図９（ｂ）に示すように、発光素子消灯時における画像２３０の背景像２３２にも、暗いターゲット像２０２’の背景として存在することがある。この水面像２２８は、画像２２４における位置と画像２３０における位置はそれぞれ異なるが、明るさは一定である。しかし、画像２２４におけるターゲット像２０２と画像２３０における暗いターゲット像２０２’はそれぞれ明るい水面像２２８を背景としている。

このため、図９（ｃ）に示すように、ずれ量Δだけ画像２２４と画像２３０の位置をずらして、画像２２４と画像２３０の差を求めても、明るい水面像２２８にターゲット像２０２と暗いターゲット像２０２’が存在する。このため、画像２２４と画像２３０の差の画像は、発光素子消灯時における画像２３０の背景像２３２のうち明るい背景と重なり、光量の低下したターゲット像２０２”を含む画像２３４が生成されることになる。光量の低下したターゲット像２０２”を含む画像２３４ではターゲット像２０２”の中心位置を高精度に求めることができないことがある。なお、この場合も、画像２２４と画像２３０に車両像２２０が含まれるときには、画像２３４には、光量の低下したターゲット像２０２”とともに、車両像２２０も含まれることになる。

そこで、例えば、特許文献２に記載されているように、同一視野の画像として、検出すべき信号の波長成分を含む画像と、検出すべき信号の波長成分を除去した波長成分を含む画像を同時に記録する方法を採用することも考えられる。

特許第３６２１１２３号公報特表２００４−５３３６２７号公報

望遠鏡の視準対象を撮像して得られた画像の中からターゲットを抽出するに際して、特許文献２に記載されているような方法を採用した場合、発光素子の点灯時の画像と消灯時の画像を別々に生成する必要がなくなる。

しかし、特許文献２に記載されている方法では、レーザ放射による画像として、線スペクトルのポジ画像（Ｐ画像）と、背景放射の画像として、連続スペクトルのネガ画像（Ｎ画像）を同時に記録するに際して、線スペクトルのポジ画像（Ｐ画像）を記録するために、急峻で狭い帯域特性の分光フィルタを用いたり、連続スペクトルのネガ画像（Ｎ画像）を記録するために、広い帯域特性の分光フィルタを用いたりしなければならず、同時に記録された２画像からレーザスポットの画像を抽出するにもコストアップとなる。

すなわち、特許文献２のものは、線スペクトルのポジ画像（Ｐ画像）と連続スペクトルのネガ画像（Ｎ画像）を同時に記録するに際して、検出すべき信号の波長成分に着目しているが、検出すべき信号を偏光することには配慮されていないので、急峻で狭い帯域特性の分光フィルタを用いたり、広い帯域特性の分光フィルタを用いたりすることが必要となる。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、簡単な構成によっても、視準対象の画像の中からターゲットの画像を抽出してその中心位置を算出することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る測量機においては、垂直軸または水平軸のうち少なくとも一方を中心に回転可能に構成されて、視準対象で反射した反射光を入射して２系統の光に分岐し、前記分岐された一方の光を結像する視準望遠鏡と、特定波長の参照光を発光する発光手段と、前記発光手段の発光による参照光を特定の方向に偏光された参照光に変換して前記視準対象に向けて送光する送光手段と、前記視準望遠鏡で分岐された他方の光を前記参照光の偏光成分を含む第１の光と前記参照光の偏光成分以外の成分を含む第２の光とに分割する光分割手段と、前記光分割手段の分割による第１の光を受光して撮像する第１の撮像素子と、前記光分割手段の分割による第２の光を受光して撮像する第２の撮像素子と、前記第１の撮像素子の撮像による第１の画像と前記第２の撮像素子の撮像による第２の画像をそれぞれ処理して両者の差の画像を生成し、生成された画像を基に前記視準対象の画像の中からターゲットの画像を抽出し、抽出されたターゲットの画像から前記ターゲットの中心位置を算出する画像処理手段とを備えてなる構成とした。

（作用）視準望遠鏡で視準対象を視準したときに、光源を点灯して参照光を特定の方向に偏光された参照光に変換して視準対象に向けて送光し、視準対象からの反射光を参照光の偏光成分を含む第１の光と参照光の偏光成分以外の成分を含む第２の光とに分割し、第１の光を第１の撮像素子で受光して撮像し、第２の光を第２の撮像素子で受光して撮像し、第１の撮像素子の撮像による第１の画像と第２の撮像素子の撮像による第２の画像をそれぞれ処理して両者の差の画像を生成し、両者の画像の差を基に視準対象の画像の中からターゲットの画像を抽出し、抽出されたターゲットの画像からターゲットの中心位置を算出することができる。

すなわち、視準望遠鏡で視準対象を視準したときに、光源を点灯し、光源点灯時における画像として、第１の撮像素子の撮像による第１の画像と、光源消灯時に相当する画像として、第２の撮像素子の撮像による第２の画像を同時に生成し、生成された各画像の差を求めるようにしたため、視準望遠鏡の視準対象の中にターゲットが含まれているときには、視準望遠鏡の視準対象の画像の中からターゲット像を抽出して、その中心位置を求めることができるとともに、ターゲットの中心位置の情報をターゲットの追尾や視準に用いることができる。

請求項２に係る測量機においては、垂直軸または水平軸のうち少なくとも一方を中心に回転可能に構成されて、視準対象で反射した反射光を入射して２系統の光に分岐し、前記分岐された一方の光を結像する視準望遠鏡と、特定波長の参照光を発光する発光手段と、前記発光手段の発光による参照光を特定の方向に偏光された参照光に変換して前記視準対象に向けて送光する送光手段と、前記視準望遠鏡で分岐された他方の光を前記参照光の偏光成分を含む第１の光と前記参照光の偏光成分以外の成分を含む第２の光とに分割する光分割手段と、前記光分割手段の分割による第１の光を第１の撮像エリアで受光して撮像するとともに、前記光分割手段の分割による第２の光を第２の撮像エリアで受光して撮像する撮像素子と、前記撮像素子の第１の撮像エリアで撮像された第１の画像と第２の撮像エリアで撮像された第２の画像をそれぞれ処理して両者の差の画像を生成し、生成された画像を基に前記視準対象の画像の中からターゲットの画像を抽出し、抽出されたターゲットの画像から前記ターゲットの中心位置を算出する画像処理手段とを備えてなる構成とした。

（作用）視準望遠鏡で視準対象を視準したときに、光源を点灯して、参照光を特定の方向に偏光された参照光に変換して視準対象に向けて送光し、視準対象からの反射光を参照光の偏光成分を含む第１の光と参照光の偏光成分以外の成分を含む第２の光とに分割し、第１の光を撮像素子の第１の撮像エリアで受光して撮像し、第２の光を撮像素子の第２の撮像エリアで受光して撮像し、第１の撮像エリアで撮像された第１の画像と第２の撮像エリアで撮像された第２の画像をそれぞれ処理して両者の差の画像を生成し、両者の画像の差を基に視準対象の画像の中からターゲットの画像を抽出し、抽出されたターゲットの画像からターゲットの中心位置を算出することができる。

すなわち、視準望遠鏡で視準対象を視準したときに、光源を点灯し、光源点灯時における画像として、第１の撮像エリアに入射した第１の光（参照光の偏光成分を含む光）に基づく第１の画像を生成し、光源点灯時に、光源消灯時に相当する画像として、第２の撮像エリアに入射した第２の光（参照光以外の偏光成分を含む光）に基づく第２の画像を第１の画像と同時に生成し、生成された各画像の差を求めるようにしたため、視準望遠鏡の視準対象の中にターゲットが含まれているときには、視準望遠鏡の視準対象を撮像して得られた画像の中からターゲット像を抽出して、その中心位置を求めることができるとともに、ターゲットの中心位置の情報をターゲットの追尾や視準に用いることができる。

さらに、単一の撮像素子を用いて、視準望遠鏡の視準対象の画像の中からターゲット像を抽出するようにしているので、撮像系の構成を簡素化することができる。

請求項１に係る測量機によれば、視準望遠鏡の視準対象を撮像して得られた画像の中からターゲット像を抽出して、その中心位置を求めることができるとともに、ターゲットの中心位置の情報をターゲットの追尾や視準に用いることができる。

請求項２に係る測量機によれば、視準望遠鏡の視準対象を撮像して得られた画像の中からターゲット像を抽出して、その中心位置を求めることができるとともに、ターゲットの中心位置の情報をターゲットの追尾や視準に用いることができ、さらに、撮像系の構成を簡素化することができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す測量機のブロック構成図、図２は、本発明に係る測量機の第１実施例を示す要部ブロック構成図、図３（ａ）〜（ｃ）は、第１実施例の作用を説明するためのタイムチャート、図４は、本発明に係る測量機の第２実施例を示す要部ブロック構成図、図５（ａ）、（ｂ）は、第２実施例の作用を説明するためのタイムチャートである。

図１において、測量機１０は、送光・受光系として、光源１２、送光レンズ１４、反射鏡１６、送光プリズム１８、平行ガラス２０、対物レンズ２２、ダイクロイックプリズム２４、ビームスプリッタ２６、撮像素子２８、波長フィルタ３０、撮像素子３２、画像処理装置３４を備え、垂直軸または水平軸のうち少なくとも一方を中心に回転可能に構成された視準望遠鏡（図示せず）に内蔵された視準光学系として、対物レンズ２２、ダイクロイックプリズム２４の他に、合焦レンズ３６、正立プリズム３８、焦点板４０、接眼レンズ４２を備えて構成されており、この視準光学系でターゲット（目標物）又は視準点を確認することができるようになっている。なお、焦点板４０上には十字線が設けられ、十字線の交点が視準光学系の視準軸となっている。

光源１２は、自動追尾または自動視準を行うための参照光を発光する発光手段として、例えば、波長８３０ｎｍの赤外光を発光するレーザダイオードを備えて構成されている。光源１２の発光による参照光は、送光レンズ１４を透過して反射鏡１６に入射するようになっている。反射鏡１６は、送光レンズ１４を透過した参照光を送光プリズム１８側に反射して送光プリズム１８に入射した後、送光プリズム１８から平行ガラス２０を介して目標物に向けて送光される。送光プリズム１８は、平行ガラス２０に固定されており、平行ガラス２０は、対物レンズ２２とダイクロイックプリズム２４とを結ぶ光軸の延長線上において、対物レンズ２２より前方側に配置されて、視準望遠鏡本体（図示せず）の先端に固定されている。

一方、光源１２からの参照光を対物レンズ２２の前方側から目標物に向けて送光し、この参照光が反射プリズム４４などの目標物で反射したときには、反射光として平行ガラス２０を通過したあと対物レンズ２２を介してダイクロイックプリズム２４に入射する。ダイクロイックプリズム２４に入射した反射光の一部は視準光として、ダイクロイックプリズム２４、合焦レンズ３６、正立プリズム３８を透過して、焦点板４０で結像し、結像した像は、接眼レンズ４２を介して、作業者の網膜に結像する。

反射光の残りは、ビームスプリッタ２６に入射し、ビームスプリッタ２６で２方向に分岐され、分岐された一方の光は、参照光の波長成分（８３０ｎｍ）を含む第１の光として撮像素子２８に入射し、分岐された他方の光は、特定の波長成分、例えば、参照光の波長成分（８３０ｎｍ）が波長フィルタ３０で除去された後、参照光以外の波長成分を含む第２の光として、撮像素子３２に入射する。この場合、ビームスプリッタ２６と波長フィルタ３０は、ダイクロイックプリズム２４からの参照光を参照光の波長成分を含む第１の光と参照光以外の波長成分を含む第２の光に分割する光分割手段を構成することになる。

撮像素子２８は、第１の撮像素子として、例えば、ＣＣＤ撮像素子で構成され、ビームスプリッタ２６を透過した第１の光（参照光の波長成分（８３０ｎｍ）を含む光）を受光して撮像し、撮像による画像を画像処理装置３４に出力する。撮像素子３２は、第２の撮像素子として、例えば、ＣＣＤ撮像素子で構成され、ビームスプリッタ２６、波長フィルタ３０を通過して第２の光（参照光以外の波長成分を含む光）を受光して撮像し、撮像による画像を画像処理装置３４に出力する。

画像処理装置３４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインタフェースなどを備えたマイクロコンピュータで構成され、撮像素子２８の撮像による画像と撮像素子３２の撮像による画像を、例えば、画素データに変換して処理し、視準望遠鏡の視準対象の画像の中からターゲットの画像を抽出し、抽出されたターゲットの画像を基にターゲットの中心位置を算出する画像処理手段として構成されている。

具体的には、視準望遠鏡で遠方を視準すると、視準望遠鏡の視準対象からの反射光が対物レンズ２２を透過して、ダイクロイックプリズム２４に入射し、その一部がダイクロイックプリズム２４で分岐された後、ビームスプリッタ２６に入射し、ビームスプリッタ２６に入射した反射光の一部がビームスプリッタ２６で分岐されて撮像素子２８に入射すると、撮像素子２８により、視準望遠鏡の視準対象が撮像され、撮像素子２８の撮像による画像が画像処置装置３４に転送される。

一方、ビームスプリッタ２６に入射した反射光の残りがビームスプリッタ２６で分岐されて波長フィルタ３０に入射すると、反射光のうち参照光（８３０ｎｍ）以外の波長成分の反射光が波長フィルタ３０を通過して撮像素子３２に入射し、撮像素子３２により、視準望遠鏡の視準対象のうち参照光（８３０ｎｍ）以外の波長成分の反射光を含む視準対象が撮像され、撮像素子３２の撮像による画像が画像処置装置３４に転送される。画像処理装置３４においては、撮像素子２８の撮像による画像と撮像素子３２の撮像による画像がそれぞれ処理され、両者の画像の差が求められる。

上記基本構成に対して、本実施例においては、図２に示すように、送光手段の一要素として、光源１２と送光レンズ１４との間に、光源１２の発光による参照光のうち特定の方向に偏光された参照光、例えば、Ｐ偏光またはＳ偏光の参照光みを透過する偏光フィルタ５４を配置し、波長フィルタ３０の代わりに、特定の方向に偏光された参照光、例えば、Ｐ偏光またはＳ偏光の参照光のみを遮断する偏光フィルタ５６を配置する構成を採用している。

ここで、図３に示すように、光源１２を送光点灯すると（時間ｔ１〜ｔ２）、光源１２の送光点灯に伴う参照光のうち特定の方向に偏光した参照光のみが偏光フィルタ５４を透過した後、視準望遠鏡の視準対象に向けて照射されるとともに、視準対象、例えば、反射プリズム４４からの反射光がビームスプリッタ２６に入射し、ビームスプリッタ２６に入射した反射光が第１の光と第２の光に分岐される。

第１の光は撮像素子２８に入射し、第２の光は、偏光フィルタ５６を介して撮像素子３２に入射し、撮像素子２８、３２により、露光に伴う撮像が行われ（時間ｔ１〜ｔ２）、撮像素子２８、３２の撮像による画像が画素データとして画像処理装置３４に取り込まれる（時間ｔ２〜ｔ３）。

画像処理装置３４において、撮像素子２８、３２の撮像に伴う画像を画素データに変換して処理すると、撮像素子２８の撮像による画像として、光源１２の送光点灯時の画像であって、特定の方向に偏光された参照光＝赤外光（８３０ｎｍ）の成分を含む第１の画像が生成されるとともに、撮像素子３２の撮像による画像として、光源１２の送光消灯時に相当する画像であって、特定の方向に偏光された参照光＝赤外光（８３０ｎｍ）以外の成分を含む第２の画像が同時に生成され、両者の画像の差が求められる。

このとき、両者の画像の中にターゲット像が含まれているときには、両者の画像の差からターゲット像が求められるとともに、ターゲット像の中心が求められる。

本実施例によれば、視準望遠鏡で視準対象を視準したときに、光源１２を点灯し、特定の方向に偏光された参照光を視準望遠鏡の視準対象に向けて照射し、視準対象からの反射光を基に、光源１２点灯時における画像として、特定の方向に偏光された参照光＝赤外光（８３０ｎｍ）の成分を含む第１の画像と、光源１２消灯時に相当する画像として、特定の方向に偏光された参照光＝赤外光（８３０ｎｍ）以外の成分を含む第２の画像を同時に生成し、両者の画像の差を求めるようにしたため、視準望遠鏡の視準対象の中にターゲットが含まれているときには、視準望遠鏡の視準対象の画像の中からターゲット像を抽出して、その中心位置を求めることができるとともに、ターゲットの中心位置の情報をターゲットの追尾や視準に用いることができる。

次に、本発明の第２実施例を図４に基づいて説明する。本実施例は、送光手段の一要素として、光源１２と送光レンズ１４との間に、光源１２の発光による参照光のうち特定の方向に偏光された参照光のみを透過する偏光フィルタ５４を配置し、波長フィルタ３０の代わりに、特定の方向に偏光された参照光のみを遮断する偏光フィルタ５６を用い、撮像素子として、撮像素子２８、３２の代わりに、複数の撮像エリア、例えば、第１の撮像エリア５２ａ、５２ｂを有する撮像素子５２を用い、ビームスプリッタ２６と撮像素子５２との間に、偏光フィルタ５６、反射ミラー４６、４８、ビームスプリッタ５０を配置したものであり、他の構成は、図１のものと同様である。

具体的には、視準望遠鏡の視準対象からの反射光がビームスプリッタ２６に入射して第１の光と第２の光に分岐されたときに、ビームスプリッタ２６で分岐された第１の光を反射ミラー４６で反射してビームスプリッタ５０に入射し、ビームスプリッタ５０に入射した第１の光をビームスプリッタ５０から撮像素子５２の第１の撮像エリア５２ａに入射し、第１の撮像エリア５２ａに入射した第１の光を受光して撮像し、この撮像による第１の画像を画像処理装置３４に転送し、一方、ビームスプリッタ２６で分岐された第２の光を波長フィルタ３０を介して反射ミラー４８に入射し、反射ミラー４８で反射した第２の光をビームスプリッタ５０に入射し、ビームスプリッタ５０に入射した第２の光をビームスプリッタ５０から撮像素子５２の第２の撮像エリア５２ｂに入射し、第２の撮像エリア５２ｂに入射した第２の光を受光して撮像し、この撮像による第２の画像を画像処理装置３４に転送し、画像処理装置３４において、撮像素子５２の撮像による第１の画像と第２の画像をそれぞれ処理し、両者の画像の差を求めるようにしたものである。

具体的には、図５に示すように、光源１２を送光点灯すると（時間ｔ１〜ｔ２）、光源１２の送光点灯に伴う参照光のうち特定の方向に偏光した参照光のみが偏光フィルタ５４を透過した後、視準望遠鏡の視準対象に向けて照射されるとともに、視準対象、例えば、反射プリズム４４からの反射光がビームスプリッタ２６に入射し、ビームスプリッタ２６に入射した反射光が第１の光と第２の光に分岐される。

第１の光は反射ミラー４６、ビームスプリッタ５０を介して撮像素子５２の第１の撮像エリア５２ａに入射し、第２の光は偏光フィルタ５６、反射ミラー４８、ビームスプリッタ５０を介して撮像素子５２の第２の撮像エリア５２ｂに入射し、撮像素子５２により、露光に伴う撮像が行われ（時間ｔ１〜ｔ２）、撮像素子５２の撮像による第１の画像と第２の画像が画像処理装置３４に取り込まれる（時間ｔ２〜ｔ３）。

画像処理装置３４において、撮像素子５２の撮像に伴う第１の画像と第２の画像を画素データに変換して処理すると、撮像素子５２の撮像による画像として、光源１２の送光点灯時の画像であって、特定の方向に偏光された参照光＝赤外光（８３０ｎｍ）の成分を含む第１の画像が生成されるとともに、撮像素子５２の撮像による画像として、光源１２の送光消灯時に相当する画像であって、特定の方向に偏光された参照光＝赤外光（８３０ｎｍ）以外の成分を含む第２の画像が同時に生成され、両者の画像の差が求められる。このとき、両者の画像の中にターゲット像が含まれているときには、両者の画像の差からターゲット像が求められるとともに、ターゲット像の中心が求められる。

本実施例によれば、視準望遠鏡で視準対象を視準したときに、光源１２を点灯し、特定の方向に偏光された参照光を視準望遠鏡の視準対象に向けて照射し、視準対象からの反射光を基に、光源１２点灯時における画像として、特定の方向に偏光された参照光＝赤外光（８３０ｎｍ）の成分を含む画像と、光源１２消灯時に相当する画像として、特定の方向に偏光された参照光＝赤外光（８３０ｎｍ）以外の成分を含む画像を同時に生成し、両者の画像の差を求めるようにしたため、視準望遠鏡の視準対象の中にターゲットが含まれているときには、視準望遠鏡の視準対象の画像の中からターゲット像を抽出して、その中心位置を求めることができるとともに、ターゲットの中心位置の情報をターゲットの追尾や視準に用いることができる。

また、本実施例によれば、撮像素子として、単一の撮像素子５０を用いて、視準望遠鏡の視準対象の画像の中からターゲット像を抽出するようにしているので、撮像系の構成を簡素化することができる。

本発明に係る測量機の第１実施例を示すブロック構成図である。本発明に係る測量機の第１実施例を示す要部ブロック構成図である。（ａ）〜（ｃ）は、第１実施例の作用を説明するためのタイムチャートである。本発明に係る測量機の第２実施例を示す要部ブロック構成図である。（ａ）、（ｂ）は、第２実施例の作用を説明するためのタイムチャートである。（ａ）〜（ｃ）は、測量機停止時に、従来の画像処理によってターゲット像を抽出する方法を説明するための工程図である。（ａ）〜（ｄ）は、測量機回転時に、従来の画像処理によってターゲット像を抽出する方法を説明するための工程図である。（ａ）〜（ｄ）は、測量機回転時に、ターゲットの他に明るい移動体を含む画像が写り込んだときに、従来の画像処理によってターゲット像を抽出する方法を説明するための工程図である。（ａ）〜（ｄ）は、測量機回転時に、ターゲットが明るい背景上を移動している画像が写り込んだときに、従来の画像処理によってターゲット像を抽出する方法を説明するための工程図である。

符号の説明

１０測量機
１２光源
１４送光レンズ
１６反射鏡
２２対物レンズ
２４ダイクロイックプリズム
２６ビームスプリッタ
２８撮像素子
３０波長フィルタ
３２撮像素子
３４画像処理装置
４４反射プリズム
４６、４８反射ミラー
５０ビームスプリッタ
５２撮像素子
５２ａ第１の撮像エリア
５２ｂ第２の撮像エリア
５４、５６偏光フィルタ

Claims

垂直軸または水平軸のうち少なくとも一方を中心に回転可能に構成されて、視準対象で反射した反射光を入射して２系統の光に分岐し、前記分岐された一方の光を結像する視準望遠鏡と、特定波長の参照光を発光する発光手段と、前記発光手段の発光による参照光を特定の方向に偏光された参照光に変換して前記視準対象に向けて送光する送光手段と、前記視準望遠鏡で分岐された他方の光を前記参照光の偏光成分を含む第１の光と前記参照光の偏光成分以外の成分を含む第２の光とに分割する光分割手段と、前記光分割手段の分割による第１の光を受光して撮像する第１の撮像素子と、前記光分割手段の分割による第２の光を受光して撮像する第２の撮像素子と、前記第１の撮像素子の撮像による第１の画像と前記第２の撮像素子の撮像による第２の画像をそれぞれ処理して両者の差の画像を生成し、生成された画像を基に前記視準対象の画像の中からターゲットの画像を抽出し、抽出されたターゲットの画像から前記ターゲットの中心位置を算出する画像処理手段とを備えてなる測量機。
垂直軸または水平軸のうち少なくとも一方を中心に回転可能に構成されて、視準対象で反射した反射光を入射して２系統の光に分岐し、前記分岐された一方の光を結像する視準望遠鏡と、特定波長の参照光を発光する発光手段と、前記発光手段の発光による参照光を特定の方向に偏光された参照光に変換して前記視準対象に向けて送光する送光手段と、前記視準望遠鏡で分岐された他方の光を前記参照光の偏光成分を含む第１の光と前記参照光の偏光成分以外の成分を含む第２の光とに分割する光分割手段と、前記光分割手段の分割による第１の光を第１の撮像エリアで受光して撮像するとともに、前記光分割手段の分割による第２の光を第２の撮像エリアで受光して撮像する撮像素子と、前記撮像素子の前記第１の撮像エリアで撮像された第１の画像と前記第２の撮像エリアで撮像された第２の画像をそれぞれ処理して両者の差の画像を生成し、生成された画像を基に前記視準対象の画像の中からターゲットの画像を抽出し、抽出されたターゲットの画像から前記ターゲットの中心位置を算出する画像処理手段とを備えてなる測量機。