JP2521754B2

JP2521754B2 - 測量装置

Info

Publication number: JP2521754B2
Application number: JP62116289A
Authority: JP
Inventors: 和原
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1987-05-13
Filing date: 1987-05-13
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JPS63281012A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、測定目標点に向けて自動照準が可能な測量
装置に関するものである。

（従来の技術）従来、測定点を基準として水平角度，鉛直角度を測定
するための経緯儀、測定点と目標点との距離を光電的に
測定するための光波距離計、及び、この経緯儀と光波距
離計との機能を合わせもった装置等の測量機が広く知ら
れている。

この種の測量機においては、測定地点に測量機を設定
し、測定を行うための測定者と、測定目標点にターゲッ
ト或いは反射プリズムを配置保持するための測定補助者
が必要であり、しかも測定者は望遠鏡を覗きながら測量
機をターゲットに向けて正確に照準するという操作を行
った後に測定を行っていたものである。このためこの問
題点を解決するため、ターゲット或いは反射プリズム側
から光を出射させ、この光を受光してこの受光信号から
測量機をターゲットに向けて自動照準し得る様に構成
し、測定地点における測定者を不要あるいは照準する操
作をなくし、測量作業効率を上げる試みが起案されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、この従来技術においては、測量機側で
受光する光量レベルを上げ、正確な自動照準を行う必要
性から、測定地点からの光束の広がり角度を広げること
が困難であり、遠距離測定になると、測量機側が目標地
点からの光を受光して自動照準が可能な角度範囲が非常
に狭くなるという欠点を有していたものである。この欠
点は、測定目標点を移動させながら常時測定を行う場合
には特に問題となり、測定目標点の移動速度が大きい場
合、あるいは振動して向きが変化する場合、たとえ測量
機を自動測定を繰り返す所謂トラッキングモードにして
も、自動照準が追尾できずに自動測定が不可能となる問
題点を有していたものである。

（本発明の目的）そこで、本発明は、これらの従来技術の問題点を解決
することを目的としてなされたものであり、測量機側で
受光する光量レベルを上げて、正確な自動照準が可能で
ありながら、自動照準の可能な角度範囲を広げ、測定目
標点の移動、振動に追尾可能な測量装置を提供すること
を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）この目的を達成するため、本発明は、測定目標点に配
置させる測定目標点と測定点に配置させる測量手段を備
え、前記測定目標手段はレーザー光を出射するレーザー投
影部を有し、前記測量手段は、光電変換素子と、前記レーザー光を
光電変換素子に集光させるための受光光学系と、前記光
電変換素子からの信号により受光光学系の光軸方向を測
定目標点の方向に自動照準するための自動照準制御部と
を有する測量装置において、前記レーザー光束の出射方向を２次元に振動走査する
ための振動走査手段を前記レーザー投影部に設けた測量
装置としたことを特徴とするものである。

（作用）この様な構成によれば、測定目標手段を測量手段側に
向けて、レーザー光を２次元に振動走査させることによ
り、測定目標手段の向きが変化しても、レーザー光があ
る時点で測量手段の受光光学系に入射して光電変換素子
に受光される。この光電変換素子はレーザー光の受光状
態を自動制御部に入力し、自動制御部は光電変換素子の
レーザー光受光状態から測定目標手段の位置を割り出し
て測量手段の向きを測定目標手段に向けて駆動制御す
る。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図，第２図に示した測量装置は、測量手段１と測
定目標手段２から構成されている。

この測量手段１は、測量機本体３と、測量機本体３に
装備されるデータコレクタ4,プリンター5,磁気記録再生
装置６を備えている。図中、4aはデータコレクタ４に設
けられた操作板である。

測量機本体３は、第２図に示したベース７と、ベース
７上に水平出し可能に装着された水平回動駆動モータ８
（水平面回動駆動手段）と、水平面回動駆動モータ８上
に水平面回動可能に且つ水平面回動駆動モータ８により
水平回動駆動可能に設けられたＵ字状の可動フレーム９
と、可動フレーム９の対向する支持部9a,9b間に配設さ
れた可動ハウジング10と、この可動ハウジング10の両側
部に一体に設けられて可動ハウジング10を第４図の如く
鉛直面内で回動可能に支持部9a,9bに枢支している支軸1
1,12を備えている。

また、測量機本体３は、第４図に示した如く支持部9a
に装着された鉛直面回動駆動モータ13（鉛直面回動駆動
手段）と、この鉛直面回動駆動モータ13の回転を支軸11
に伝達する伝達手段14を有する。この伝達手段14は、支
軸11と一体のギヤ15と、鉛直面回動駆動モータ13の出力
軸13aに一体に設けられ且つギヤ15に噛合するピニオン1
6から構成されている。

しかも、測量機本体３は、第１図に示した如く光波測
距部17と、自動照準用のCPU18（自動照準制御部）と、
測定結果を表示する表示部19と、光電変換素子としての
２次元CCD20と、２次元CCD20にレーザー光束を点像とし
て集光させる受光光学系21を有している。しかも、これ
らは可動ハウジング10に設けられている。

視準望遠鏡光学系17aを有する光波測距部17は、測距
のための測距変調光を測定目標手段２の反射プリズム
（後述）に向けて出射し、この反射プリズムにより反射
された変調光を受光し、この変調光の位相差により測定
地点と測定目標地点との距離を測定する様になってい
る。しかも、この光波測距部17からの測距信号はCPU18
に送られる。一方、上述の水平面回動駆動モータ８及び
鉛直面回動駆動モータ13にはパルスモータが用いられ、
CPU18は各モータ8,13の制御パルスから測定地点に対す
る測定目標点の水平角及び鉛直角を演算する。そして、
CPU18は、この演算結果及び測定結果すなわち測定値，
水平角，鉛直角等の測定データを表示部19に表示させる
一方、このデータをプリンター５でプリントアウトさせ
ると共に磁気記録再生装置６により記録させる。図中、
6aはフロッピーディスクである。

受光光学系21は、対物レンズ22と、ズーム変倍レンズ
23を有する。しかも、この受光光学系21の光軸0₁は、光
波測距部17の光軸0₂と平行に設けられている。

２次元CCD20は、受光光学系21により形成される点像
の座標位置を光電的に検出するためのものであり、座標
位置を示す信号を自動照準制御用のCPU18に出力する。

この自動照準制御用CPU18は、２次元CCD20からの信号
に基づき、水平面回動駆動モータ８及び鉛直面回動駆動
モータ13に制御信号を出力するものである。この水平面
回動駆動モータ８はCPU18からの制御信号により制御さ
れて可動フレーム９及び可動ハウジング10を水平回動さ
せ、鉛直面回動駆動モータ13はCPU18からの制御信号に
より制御されて可動ハウジング10を枢軸11,12を中心に
鉛直面内で回動させる。しかも、このCPU18は、水平面
回動駆動モータ８及び鉛直面回動駆動モータ13の作動に
伴い、測定目標手段２からのレーザー光の点像が第６図
の如く２次元CCD20の中心Ａに合致する様に、すなわち
光波測距部17の光軸0₂の方向が測定目標手段２の反射プ
リズム（後述）に合致し、受光光学系21の光軸0₁が測定
目標手段２のレーザー光投影部（後述）に合致するまで
水平面回動駆動モータ８及び鉛直面回動駆動モータ13の
自動的制御を行う様に設定されている。

この自動照準の制御の際、自動照準制御用CPU18は、
最初は変倍光学系であるズーム変倍レンズ23を最も低倍
率（最も画角が大）に設定し、広い画角範囲でのレーザ
ー光束が２次元CCD20上に投影される様にして、その後
はズーム変倍レンズ23を高倍率方向に移動して、最終的
に高精密な照準が可能な様にズーム変倍レンズ23を制御
する様に構成されている。

さらに、測量機本体３は、測距結果を測量目標地点に
無線で伝送すると共に、測定地点からの指令を受信する
ための第１の無線装置24を有する。24aは無線装置24の
アンテナ、24bは無線装置24の挿話器で、アンテナ24aは
支持部9b内に収納可能に設けられている。

次に、測定目標手段２について詳説する。

この測定目標手段２は、目標装置25と、データコレク
タ等の操作装置26と、プリンタ27を備えている。

目標装置25は、第２図に示したベース28と、ベース28
上に水平出し可能に装着された水平面回動駆動モータ29
（水平回動駆動手段）と、水平面回動駆動モータ29上に
水平回動可能に且つ水平面回動駆動モータ29により水平
回動駆動可能に設けられたＵ字状の可動フレーム30と、
可動フレーム30の対向する支持部30a,30b間に配設され
た可動ハウジング31と、この可動ハウジング31の両側部
に一体に設けられて可動ハウジング31を第５図の如く鉛
直面内で回動可能に支持部30a,30bに枢支している支軸3
2,33を備えている。

また、目標装置25は、第５図に示した如く支持部30a
に装着された鉛直面回動駆動モータ34（鉛直面回動駆動
手段）と、この鉛直面回動駆動モータ34の回転を支軸32
に伝達する伝達手段35を有する。この伝達手段35は、支
軸32と一体のギヤ36と、鉛直面回動駆動モータ34の出力
軸34aに一体に設けられ且つギヤ36に噛合するピニオン3
7から構成されている。

しかも、目標装置25は、変調光反射用の複数のコーナ
ーキューブ38aから構成される反射プリズム38と、この
コーナーキューブ38aの光軸と平行な光軸を有するレー
ザー光投影部39及び照準望遠鏡40を有する。これらは、
可動ハウジング31に設けられている。従って、このコー
ナーキューブ38a,レーザー光投影部39及び照準用望遠鏡
40（照準部）は、水平面回動駆動モータ29により可動フ
レーム30と可動ハウジング31を水平回動させると共に、
鉛直面回動駆動モータ34によりハウジング31を鉛直面内
で回動させることにより、水平面回転及び鉛直面での俯
仰ができる。

照準望遠鏡40はコーナーキューブ38aの方向を概略測
定地点に向けるために使用するためのものであり、対物
レンズ41の焦点上の中心に測量機本体３の像が形成され
るように目標装置25自体を回動させることにより、コー
ナーキューブ38aの向きが概略調整される。レーザー光
投影部39は、レーザー管42,このレーザー管42からの光
束を略平行光束にして測量機本体３に向けて投影するた
めの投影レンズ43,及びこのレーザー光の方向を微小角
偏角振動させ、投影レンズ43の光軸を中心としてレーザ
ー光を２次元に走査振動するための音響光学偏光器44
（振動走査手段）とから構成されている。

この音響光学偏光器44は、投影レンズ43からの光束の
方向を高速で上下左右方向に走査振動する様に制御部45
からの信号により制御される。しかも、この制御に伴い
制御部45は、水平面回動駆動モータ29及び鉛直面回動駆
動モータ34も制御して、可動ハウジング31を水平方向及
び鉛直方向に駆動変位させる。従って、例え測定目標手
段２の向きが測量機本体３に対して多少ずれていたとし
ても、測量機本体３側に向けて投影されるレーザー光束
を投影レンズ43の光軸を中心として広い範囲で走査振動
させることにより、このレーザー光束を測量機本体３側
の対物レンズ22に入射させることができるものである。
尚、このレーザー光束の方向を走査振動する手段として
は、この音響光学偏光器に限らず、２つの反射鏡を回転
させ、同様な機能を持たせることができる。また、レー
ザー光束の走査は２次元的に走査すればよく、光軸を中
心として放射状に走査、あるいは左右に走査しながら同
時に上下に走査する方法等種々考えられる。

また、測定目標手段２は、無線装置24とデータの授受
等を行わせる第２の無線装置46を有する。図中、46aは
無線装置46のアンテナ、46bは無線装置46の送話器で、
アンテナ46aは可動ハウジング31上部の目標ポール31a内
に収納可能に設けられている。

この無線装置46は第１の無線装置24から伝送された測
定結果等を示す測定データ（測定値）の信号を受けて制
御部45に入力する。そして、制御部45は、測定目標手段
２の表示部47に測定値，水平角，鉛直角等のデータを表
示させると共に、このデータをプリンタ27に測定結果プ
リントアウトさせる。従って、測定目標地点での測定者
も測定結果を知ることができる。また、測定目標手段２
側からは、自動照準開始信号及び測定開始信号等を無線
装置24,46を介して測量機本体３側に指令することがで
きる様になっており、測定地点に人がいなくても自動照
準及び測定が可能な様に構成されている。

（発明の効果）本発明は、以上説明したように構成したので、測量機
側で受光する光量レベルを上げて、正確な自動照準が可
能でありながら、自動照準の可能な角度範囲を広げ、測
定目標点の移動に追尾可能な測量装置を提供することが
できる。

しかも、本発明によれば、測定目標点に配置する測定
目標装置の照準を正確に行わなくても、測定器本体部側
は測定目標装置を自動追尾し、測定目標点の水平角度，
鉛直角度及び測定地点と測定目標との距離を連続的に且
つ自動的に測定を行なうことができ、測定作業効率を飛
躍的に向上させることができるものである。

また、測定目標点が危険地区或いは直接照準できない
地区でもその時はその地区を避けた近接地点を測定目標
点に選んで、此れを測定し、その地点より二次的に真の
位置を測量して求め、真の値を計算することができる。
また、曲線上の多数の測定には、該曲線上を移動する自
動車或いはヘリコプター等の乗物に測定目標装置を搭載
する一方、この測定目標装置に向けて測量機を測定目標
装置に向けて概略設置して、測定目標装置を乗物と共に
移動させ、この移動の間の水平角，鉛直角，距離値から
測定目標の位置座標を連続的に且つ自動的に測定するこ
とができ、路線測量及び基準杭上等の測量上で顕著な効
果を有するものである。さらに、測定目標点が危険であ
り、人が測定目標装置を設置することができない場合に
は、特殊杭を既知のロープの長さでヘリコプターから地
上に吊下し、ヘリコプターにのせた測定目標装置を仮の
目標点として定め、この仮の目標点の水平角，鉛直角，
距離とロープの長さから真の測定目標点の座標位置を自
動的に算出することができる。

また、測量手段は測距光を投影して測定点と測定目標
点との間の距離を測定するための光波測距部を有し、測
定目標手段には測距光を反射するための反射プリズムと
該反射プリズムの方向を概略設定するための照準部とが
レーザー投影部と一体に設けられている構成とした場合
には、照準部を用いて測定目標手段を測量手段に照準さ
せることにより、反射プリズム及びレーザー投影部を測
量手段に向けることができる。

更に、測量手段は測量手段側の信号を測定目標手段側
に伝送する第１の無線装置を備え、測定目標手段は前記
第１の無線装置から伝送される信号を受信する第２の無
線装置と前記信号が入力される制御部を備える構成とし
た場合には、測量手段と測定目標手段との間で両手段を
制御するための必要な信号の授受を行うことができる。
しかも、この場合には、測定目標手段が配置された測定
地点に人がいなくても自動照準及び自動測定ができる。

更に、前記測定目標手段が、前記第２の無線装置が第
１無線装置からの測定データの信号を受信したとき、前
記測定目標手段側の制御部により作動制御されて前記測
定データを表示させる測定値表示部を有する構成とした
場合には、測定目標手段側においても測量手段側の測定
結果を知ることができる。

また、受光光学系は光電変換素子に異なる倍率で投影す
るための変倍光学系を備える構成とした場合には、変倍
光学系を低倍率にしてレーザー光による測定目標点を光
電変換素子でおおまかに捕捉し後、変倍光学系を高倍率
にしてレーザー光による測定目標点を光電変換素子で捕
捉することにより、測量手段の測定目標手段に対する自
動照準を容易且つ高精度で迅速に行うことができる。

その上、変倍光学系は倍率を連続的に可変にするため
のズーム光学系であり、自動制御部は低倍率で概略の照
準を行い高倍率で精密な照準を行い得るように構成され
ている構成とした場合には、測量手段の測定目標手段に
対する自動照準をより迅速に行うことができる。

さらに、測量手段は、水平面回動駆動手段と、鉛直面
回動駆動手段と、受光光学系からの信号により前記各回
動駆動手段を制御する自動照準制御部とからなる自動照
準用の機構を備え、測定目標手段は、水平面回動駆動手
段と、鉛直面回動手段と、前記測定目標手段側の各回動
駆動手段を駆動制御する制御部とからなる機構を備える
構成とした場合には、測量手段と測定目標手段を制御す
るための必要な信号の授受を第１の無線装置と第２の無
線装置との間で間で行なわせて、第１の無線装置と第２
の無線装置に入力される各信号を測量手段と測定目標手
段の各制御部にそれぞれ入力させ、この測量手段と測定
目標手段の各制御部を作動制御させ、この測量手段と測
定目標手段が互いに照準されるように回動駆動手段を制
御させるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の測量装置の実施例を示す光学配置図
である。第２図は、第１図の光学系を備える測量装置の配置図で
ある。第３図は、第２図に示した測量機本体の正面図である。第４図は、第２図のIV−IV線に沿う断面図である。第５図は、第２図のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。第６図は、第１図に示した２次元CCDの説明図である。１…測量手段２…測定目標手段 17…光波測距部 18…CPU 20…２次元CCD（光電変換素子） 21…受光光学系 22…対物レンズ 23…ズーム変倍レンズ 24…第１の無線装置 25…目標装置 38a…コーナーキューブ 38…反射プリズム 39…レーザー光投影部 40…照準望遠鏡（照準部） 42…レーザー光源 43…投影レンズ 44…音響光学偏光器（振動走査手段） 46…第２の無線装置 47…表示部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】測定目標点に配置させる測定目標手段と測
定点に配置させる測量手段を備え、前記測定目標手段はレーザー光を出射するレーザー投影
部を有し、前記測量手段は、光電変換素子と、前記レーザー光を光
電変換素子上に集光させるための受光光学系と、前記光
電変換素子からの信号により受光光学系の光軸方向を測
定目標点の方向に自動照準するための自動照準制御部と
を有する測量装置において、前記レーザー光束の出射方向を２次元に振動走査するた
めの振動走査手段を前記レーザー投影部に設けたことを
特徴とする測量装置。
【請求項２】測量手段は測距光を投影して測定点と測定
目標点との間の距離を測定するための光波測距部を有
し、測定目標手段には測距光を反射するための反射プリ
ズムと該反射プリズムの方向を概略設定するための照準
部とがレーザー投影部と一体に設けられていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の測量装置。
【請求項３】測量手段は信号を測定目標手段側に伝送す
る第１の無線装置を備え、測定目標手段は前記第１の無線装置から伝送される信号
を受信する第２の無線装置と前記信号が入力される制御
部を備える特許請求の範囲第１項又は第２項記載の測量
装置。
【請求項４】前記測定目標手段は、前記第２の無線装置
が第１無線装置からの測定データの信号を受信したと
き、前記測定目標手段側の制御部により作動制御されて
前記測定データを表示させる測定値表示部を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の測量装置。
【請求項５】受光光学系は光電変換素子に異なる倍率で
投影するための変倍光学系を備えることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の測量装置。
【請求項６】変倍光学系は倍率を連続的に可変にするた
めのズーム光学系であり、自動制御部は低倍率で概略の
照準を行い高倍率で精密な照準を行い得るように構成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
測量装置。
【請求項７】測量手段は、水平面回動駆動手段と、鉛直
面回動駆動手段と、受光光学系からの信号により前記各
回動駆動手段を制御する自動照準制御部とからなる自動
照準用の機構を備え、測定目標手段は、水平面回動駆動手段と、鉛直面回動手
段と、前記測定目標手段側の各回動駆動手段を駆動制御
する制御部とからなる機構を備える特許請求の範囲第３
項記載の測量装置。