JP3084531U - 測地計器の鉛直設定のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲の明るさ条件に依存することなく、地上
点に対して測地計器を正確に定位させる。 【解決手段】 地上点に関する測地計器の鉛直設定のた
めの装置は、本考案は目標ビーム（Ｂ）を備えた地上点
の視覚的な照準調整のための光学式観測装置（１０）
と、レーザービーム（Ｌ）を生成するためのレーザー装
置（１１）と、それによってレーザービーム（Ｌ）と目
標ビーム（Ｂ）とが目標地点に鉛直に突き当たる目標軸
線（Ｚ）に対して整合され得る光学的整合要素（１２）
とを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、地上点（Ｂｏｄｅｎｐｕｎｋｔ）に対する測地計器の鉛直設定（ｌ ｏｔｒｅｃｈｔｅｎ Ａｕｓｒｉｃｈｔｅｎ）のための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

測量を目的とする場合、測地計器、例えば、経緯儀またはタキメーターは、特 に測地学的な定点であり得る地上点に関して、可能な限り正確にセンタリングを 行う必要がある。最も正確であり得る測量のためには、同様に、反射器または照 準目標を含む付属品も地上点に関して整列されなければならず、地上点が位置す る平面に対して縦軸を鉛直に定位する必要がある。

【０００３】 光学式鉛直器（ｏｐｔｉｃｈｅ Ｌｏｔｅ）は、地上点に関する鉛直設定を補 助するために頻繁に使用される。これらの光学式鉛直器は一般に、例えば、それ によって地上点が観測される小さな望遠鏡の形態をなす観測装置を備える。観測 装置の視準線は、測地計器の縦軸に関して、限定的な方法で定位されるか、また は一致させられる。

【０００４】 さらに、多くの場合、光学マークは観測ビームに光学的に整合させられ、作動 モードによって、地上点に方向を合わせられるか、またはこの地上点を特徴づけ なければならない。前者の場合は、所望の結合が達成されるまで、地上点に関す る測地計器の位置が変更される。後者の場合は、地上点が測地計器の位置から決 定される。測地計器に関して定義された目標ビームの位置に基づいて、測地計器 は、地上点に関して正確に定義できる位置に配置される。

【０００５】 上述した型式の光学式鉛直器は、通常、測地計器に直接組み込まれる。三脚に 挿入されるタキメーターまたは経緯儀の場合には、連結されるべきタキメーター または経緯儀を受容するための三脚または三脚の機構は、初めに別個の下げ振り によって、地上点に関してセンタリングされることが可能である。その後、前記 振り下げ要素は取り外されて、タキメーターまたは経緯儀と取り替えられる。

【０００６】 不都合な状況おいては、光学式鉛直器によって、上述した種類の計器を地上点 に関して正確に定位することが困難なことが時折ある。この理由のために、レー ザー鉛直器と呼ばれるものが、既に提案されている。これらのレーザー鉛直器に より、レーザービームを使用して、測地計器を地上点が位置する目標平面に対し て鉛直に定位させることが可能である。この目的のために、レーザービームの入 射光スポットは地上点と一致させられる。地上点に関して測地計器を十分正確に 定位することは、計器に関して所定の方法で延びるレーザービームに基づいて達 成される。

【０００７】 しかしながら、この種のレーザー鉛直器は、非常に明るい環境、例えば厳しい 日光の下においては、レーザースポットが掻き消されてしまうので、目標平面中 に投影されるレーザースポットが明確に検知可能でない、すなわち十分に検知可 能でないという問題を有している。より強力なレーザー発生器を使用することに よって、レーザースポットの明るさを改善して、周囲が非常に明るい場合の知覚 性を増大させることができるだろう。しかしながら、より高出力なレーザーの使 用は、測地計器の利用者を負傷させる可能性を増大させる。不正な使用に起因す る人員の負傷を防止するために付加的な設計工程が要求されるであろう。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

上記に基づいて、本考案の目的は、あらゆる視覚的条件下において、地上点に 関して測地計器を正確に定位させる、地上点に関して測地計器を鉛直に定位する ための装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この目的は、地上点を測地計器に関して空間的に規定された位置において延び る目標ビームによって視覚的に照準する光学式観測装置と、測地計器に関して空 間的に規定された位置において延びるレーザービームを生成するためのレーザー 装置と、それによりレーザービーム及び目標ビームが、地上点に関して鉛直設定 された共通の光学目標軸線に対して光学的に整合させられ得る光学的整合要素と からなる装置によって達成される。

【００１０】 本考案による装置は、不都合な照明条件及び視野条件の下でさえ、測地計器の 正確な定位を単純な方法で実現することが可能である。従って、視界が劣る状態 においては、計器の定位は、目標軸線に整合または合致させられるレーザービー ムによって行われる。一方、非常に明るい環境においては、この場合より高出力 のレーザーを必要とすることなく、目標ビームを目標軸線に整合させることによ り、光学式観測装置によって、定位を行なうことが可能である。

【００１１】 共通光学的整合要素の使用により、本考案による装置は技術的により低コスト で実現され得る。 本考案の有利な構成においては、測地計器内の光学的整合要素の位置は２つの 位置の間で切り替えることが可能である。第１の位置では、目標ビームのみが目 標軸線に対して整合させられるが、第２の位置では、レーザービームのみが目標 軸線に対して整合させられる。

【００１２】 従って、測地計器の定位は、光学式観測装置によって行われるか、または、光 学的整合要素が一方の位置から別の位置へ切り替えられた後、地上点が位置する 目標平面内にレーザー装置によって生成されたレーザースポットによって行われ る。特に簡易な方法でこの切り替えを扱うために、レーザー装置の作動及び停止 を光学的整合要素の切り替えに直接関連させ得る。

【００１３】 光学的整合要素は、好ましくは、目標ビームを目標軸線に対して整合させるた めの第１の反射面と、レーザービームを目標軸線に対して整合させるための第２ の反射面とを有するプリズムである。第１の位置と第２の位置との間で切り替え るために、プリズムは測地計器に対して移動可能に配置される。移動可能なプリ ズムの使用により、一方では、測地計器に関して、目標ビーム、レーザービーム および目標軸線を高度に正確に定位することが可能であり、他方では、選択可能 な鉛直器を作動させる場合には、取り扱いは簡単なままである。

【００１４】 別の有利な構成では、観測装置およびレーザー装置は、それらの間に配置され たプリズムを備える共通スリーブ内に配置される。切り替えを目的として、スリ ーブは、測地計器に関して、その長手軸線に沿って軸線方向に移動可能である。 さらに、スリーブの調節路における２つの規定された終端位置において、測地計 器に関するスリーブの定位は確実に保証される。スリーブにおけるこれらの２つ の終端位置は、光学的整合要素、つまり、例えばプリズムの２つの切り替え位置 と関連付けられる。その結果、スリーブの軸線方向の移動によって、レーザー鉛 直器作動モードと光学式鉛直器作動モードとの間で選択することが可能である。 定位プロセスのために必要とされる構造上の構成要素をすべて共通スリーブ内に 配置することによって、このスリーブはモジュールとして予め組み立てられ、様 々な方法で異なる測地計器内において使用され得る。さらに、モジュール構造は 、目標軸線に関する目標ビームおよびレーザービームの特に正確な定位を可能に する。その後、スリーブの軸受支持部によって、測地計器に関してセンタリング が行われる。

【００１５】 設計の点から特に有利な構造上の別例においては、目標ビームおよびレーザー ビームは、スリーブの長手軸線方向に指向させられるが、目標軸線はスリーブの 長手軸線に対して直角をなす。

【００１６】 さらに、目標ビームまたはレーザービームを第１の調節角度で目標軸線に対し て整合させ、別の各ビームを第２の調節角度で目標軸線に指向させる、回動可能 な鏡として光学的整合要素を構成することが可能である。鏡は、回転鏡、または 折り畳み式鏡として構成することが可能である。後者の場合、鏡は目標ビームま たはレーザービームのいずれかを第１の調節角度で偏向させると同時に、他方の ビームは中断される。その後、中断されたビームは偏向することなく第２の調節 角度で目標軸線に対して整合させられ、同時にもう一方のビームは遮断される。

【００１７】 別の実施形態においては、光学的整合要素は、測地計器に関して定義された方 法で定位され、かつ光学的に選択性を有する被膜を有する静止光学偏向要素とし て構成される。第１の別例では、光学的選択性被膜は、所定の角度で入射する可 視域にある日光を透過させるが、偏向した角度で入射するレーザー光を反射する 。反対に、第２の構造的な別例においては、光学的選択性被膜は、傾斜した入射 角で入射する可視域の光を反射するが、同一の傾斜した入射角で入射するレーザ ー光を透過させる。

【００１８】 従って、光学的整合要素の位置を変更する必要はない。むしろ、機械的摩耗を 防止するように、光学的整合要素は固定的に配置されて、測地計器に対するビー ム経路の定位が恒久的に高精度に保証される。次に、視覚的光学式鉛直器作動モ ードとレーザー鉛直器作動モードとの間の切り替えは、単にレーザー装置を切り 替えることによって行われこともある。さらに、この実施形態においては、目標 平面上に投射されるレーザースポットも光学式観測装置によって視覚的に観測す ることが可能である。

【００１９】 レーザー装置を使用して、測地計器の定位が行われる場合、目標軸線または投 射された光点に対して整合させられるレーザービームは、地上点と整合させられ るべきマークの役目を果たす。この場合、特別な方向マーク、例えば、レチクル すなわち十字線は不要となり得る。その結果、対応する方法で、計器の構成を単 純化することが可能である。

【００２０】 目標軸線が鉛直方向に定位されるので、人間工学に関して有利な別の構成にお いては、目標ビームは目標軸線に直交して指向させられるべきである。これは、 本質的に地上点の視覚的な照準調整を容易にする。

【００２１】 他方では、レーザービームも目標軸線と同様に、レーザー供給源から発出して 鉛直方向に指向させられることが可能であり、従って、方向を変更する必要なく 、目標軸線に直接整合させられることが可能である。しかしながら、レーザービ ーム並びに目標ビームは直角方向から進行して、光学的整合要素にて、目標軸線 に対して整合させられることも可能である。

【００２２】 レーザー供給源は、光学式観測装置の構成要素群が配置されるのと同じ側の測 地計器上に配置され得る。レーザー供給源はこれらの構成要素群の下方または上 方に配置されることが可能であり、それにより設計者が最適の計器構成を見いだ すことを可能にする。

【００２３】 さらに、目標軸線の方向から見て、目標軸線に直交するレーザービームが、同 じく目標軸線に直交する目標ビームと、０°に相当しない角度をなすことは可能 である。

【００２４】 本考案について、図面に示した３つの実施形態に関して、以下により詳細に説 明する。

【００２５】

【考案の実施の形態】

図１における第１の実施形態は、タキメーター１の形態をなす測地計器を示し ており、タキメーター１の支持部２の下方部分のみが詳細に示されている。タキ メーター１は、例えば三脚すなわちスタンドの台座に、支持部２の下側に設けら れた挿入ピン３によって挿入され得る。この点において、挿入ピン３はセンタリ ング機能を果たす。

【００２６】 地上点に関してタキメーター１を鉛直に定位させる装置は支持部２の内部に設 けられ、かつ光学式鉛直器、並びにレーザー鉛直器を備える。この装置は、支持 部２に挿入され、かつ支持部２に関して正確に定位され、その結果、地上点に対 して定位されることになっている光学目標軸線Ｚが地上点に関する鉛直線におい てタキメーターをセンタリングさせる内蔵型モジュール４を形成する。

【００２７】 目標軸線Ｚに関して回転可能であり、かつ目標軸線Ｚの方向において軸線方向 に支持されるように、モジュール４は、ピボット７によって支持部２に設けられ たブッシング８に取り付けられた軸プレート６に軸受スリーブ５を介して固定さ れる。

【００２８】 その長手軸線が目標軸線Ｚに直交して延びる別のスリーブ９が、モジュール４ の軸受スリーブ５内に配置される。スリーブ９は、その長手軸線に沿って摺動可 能となるように、軸受スリーブ５の内部に案内される。この場合、スリーブ９は 互いに関して同軸線上に配置され、かつスリーブ９内に位置する光学的整合要素 １２によって分離されている光学式観測装置１０およびレーザー装置１１のため の保持部材の役目を果たす。

【００２９】 この光学的整合要素１２は、スリーブ９によって、タキメーター１の他の機能 素子に関して正確に定位され、光学式観測装置１０の目標ビームＢおよびレーザ ー装置１１のレーザービームＬを地上点に関して鉛直に定位されることになって いる目標軸線Ｚに対して光学的に整合または合致させる。

【００３０】 光学式観測装置１０は光学望遠鏡を備え、該光学望遠鏡はスリーブ９内に配置 され、かつ観測目標１３と、十字線の形態をなす方向マークを有する視野レンズ １４と、接眼鏡１５とを備える。接眼鏡１５を介して見た場合に、視覚的に知覚 することが可能である方向マークとして、前記十字線の代わりに、グリッドまた はレチクルスケールのような他の幾何学模様も使用され得る。

【００３１】 地上点に関してタキメーター１を定位させる目的のために、地上点が方向マー クに関して所望の位置に位置するまで、このタキメーター１はその三脚と共に変 位させられる。異なる構成の測地計器においては、反対に、地面において所望の 地上点をマークすることが可能であるが、測地計器の位置は周囲の付加的な地点 に関して正確に決定されなければならない。

【００３２】 光学式観測装置１０に対して同軸上に配置されたレーザー装置１１は、スリー ブ９の長手軸線上に配置されたレーザーダイオード１６を備える。該レーザーダ イオード１６は、作動電圧を供給するために、スリーブ９の終端に配置されたレ ーザーダイオード１６のプリント回路基板１７に接続される。レーザー装置１１ はレーザービームＬのための投射目標１８をさらに備える。

【００３３】 レーザービームＬおよび目標ビームＢは、この場合には後視プリズム（ｒｕｅ ｃｋｓｉｃｈｔｉｇｅｎ Ｐｒｉｓｍａｓ）１９の形態に構成された光学的整合 要素１２に入射する。このプリズム１９は、各々が目標軸線Ｚに対して４５°の 角度で傾斜している２つの反射面を有している。第１の反射面が光学式観測装置 １０に面しており、対向して位置する第２の反射面はレーザー装置１１に面して おり、これら２つの反射面はともに９０°の角度をなす。

【００３４】 反射面は、目標ビームＢおよびレーザービームＬを目標軸線Ｚと平行なビーム 経路に偏向させる。第１の終端位置では、スリーブ９の長手軸線方向への変位に よって、目標ビームＢを目標軸線Ｚに対して整合させることが可能である。この 状態は図１に示される。

【００３５】 一方、図１に示されるように、スリーブ９を右に変位させると達する第２の終 端位置において、レーザービームＬを目標軸線Ｚへ整合させることが可能である 。この目的のために、スリーブ９と軸受スリーブの５は適切な光路開口部２６を 有している。

【００３６】 これは、スリーブを軸線方向に変位させることにより、光学式鉛直器作動モー ドとレーザー鉛直器作動モードとを切り替えることを可能にする。この目的のた めには、スリーブ９を所望位置へ引っ張るだけでよい。さらに、プリズム１９が レーザービームＬを目標軸線Ｚに対して整合させるための位置に位置する場合に 限り、作動電圧がレーザーダイオード１６に印加されるように、レーザー装置１ １の起動・停止を軸受スリーブ５内のスリーブ９の位置と連携させることが可能 である。

【００３７】 プリズム１９の上述した２つの位置を制御し易くするために、スリーブ９と軸 受スリーブ５との間に適切な軸線方向の止め具が設けられ、その結果、スリーブ ９を手動で変位させることにより、２つの切り替え位置を簡単かつ確実に調整す ることが可能である。

【００３８】 本実施形態において、この目的のために、スリーブ９の外側にストップピン２ ０が設けられ、このストップピン２０は軸受スリーブ５に形成された長手方向の 溝２１内に案内される。ストップピン２０の幅または直径と、長手方向の溝２１ の幅とが、対応するように互いに適合している場合、ストップピン２０は同時に 、軸受スリーブ５に対するスリーブ９の回転を防止する役目を果たし得る。スト ップピン２０の軸線方向の位置を再調整するために、支持部２上のストップピン ２０の変位経路の領域に開口部２２が設けられる。開口部２２は、タキメーター １の通常作動中にはロック（図示せず）によって被覆されている。

【００３９】 図２は、本考案による、地上点に関する測地計器の鉛直設定のための装置の別 の実施形態を示している。この場合も、測地計器はタキメーター１である。 装置は、同様に光学式観測装置１０およびレーザー装置１１を備え、それらの ビームＢおよびビームＬは、第１の実施形態とは対照的に、静止している光学的 整合要素１２によって、地上点に対して定位されることになっている目標軸線Ｚ に対して同時に整合される。光学的整合要素１２は、所定の方法で、測地計器ま たはタキメーター１に定位されている。

【００４０】 この目的のために、光学的整合要素１２は、レーザー光は反射するが、可視域 の光は透過させる、光学的選択性被膜２４を備えた分割立方体２３として形成さ れる。

【００４１】 図２から分かるように、目標ビームＢおよびレーザービームＬは、目標軸線Ｚ に直交して配置され、接眼鏡１５を備えた光学式観測装置１０はレーザー装置１ １の上方に配置される。分割立方体２３上に目標ビームＢを偏向させるために、 光学式観測装置１０は、目標軸線Ｚの延長上に配置される光学偏向要素２５を備 える。光学偏向要素２５は、例えば、偏向鏡またはプリズムとして構成され得る 。

【００４２】 図３に第３の実施形態として概略的に示される別の実施形態においては、分割 立方体２３は目標軸線Ｚと目標ビームＢとの交差領域に位置する。レーザービー ムＬは、分割立方体２３によって、目標軸線Ｚの延長方向から整合させられる。 この目的のために、レーザー装置は、そのレーザーダイオード１６とともに目標 軸線Ｚに対して同軸上に配置され得る。

【００４３】 しかしながら、目標軸線Ｚに直交する軸線上にレーザーダイオード１６を配置 して、図２の目標ビームＢに対応するレーザービームＬを分割立方体２３上に偏 向させることも可能である。しかしながら、第３の実施形態において、分割立方 体２３の選択性被膜２４は、被膜２４を通過するレーザー光には影響しないが、 可視域の光は目標軸線Ｚから目標ビームＢの方向に反射されるように形成される 。

【００４４】 静止光学的整合要素１２を使用する場合、第２および第３の実施形態において 示したように、光学式観測装置１０及びレーザー装置１１は互いに関して比較的 自由に空間的に配置されることが可能である。図２に示されるタキメーター１に おいて、例えば、光学式観測装置１０はタキメーター１の支持部２に位置するが 、レーザー装置１１は、例えば、スタンドすなわち三脚として構成され得る基部 （図示せず）の一部に配置される。しかしながら、光学式観測装置１０を前記基 部内に配置し、レーザー装置１１を支持部２内に配置するか、または２つの構成 要素群をともに支持部２の内部または基部の内部に配置することも可能である。

【００４５】 図２及び図３に示された装置は、明るさ条件によって、光学式鉛直器またはレ ーザー鉛直器として使用することが可能である。さらに、レーザー装置１１によ って目標平面内に生成された光点を観測装置１０によって観測することが可能で あり、その結果、非常に正確な方法で光点と地上点との整合を監視し得る。

【００４６】 さらに、これらの場合においては、光点も方向マークとして使用することが可 能である。その結果、簡略化された構造上の別例において、別な方法では好まし くは光学式鉛直器作動モード用の目標ビームＢまたは目標軸線Ｚに対して整合さ せられるだろう方向マークが不要となり得る。

【００４７】

【考案の効果】

本考案によれば、周囲の明るさ条件に依存することなく、地上点に対して測地 計器の正確な定位を可能にする。また、測地計器はその小型な寸法を維持すると ともに、より強力なレーザーの使用を回避することが可能であるといった優れた 効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 地上点に関する測地計器の鉛直設定のための
装置における第１の実施形態を示す部分断面図。

【図２】 地上点に関する測地計器の鉛直設定のための
装置の第２の実施形態を示す部分断面図。

【図３】 目標ビーム、レーザービームおよび目標軸線
に関して、光学式観測装置、レーザー装置および光学的
整合要素のみを示した第３の実施形態の概略図。

【符号の説明】

Ｂ…目標ビーム、Ｌ…レーザービーム、Ｚ…光学的目標
軸線、１０…光学式観測装置、１１…レーザー装置、１
２…光学的整合要素。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ヴォルフガング ハーン ドイツ連邦共和国 Ｄ−07616 ブュルゲ ル アム シュタイングラーベン 41 (72)考案者 ローレンス スミス アメリカ合衆国 45419 オハイオ州 デ イトン ウィルトシア ブルバード 347

Claims (10)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上点に関して測地計器を鉛直に定位す
   るための装置であって、目標ビーム（Ｂ）によって地上
   点を視覚的に照準するための光学式観測装置（１０）
   と、レーザービーム（Ｌ）を生成するためのレーザー装
   置（１１）と、それによってレーザービーム（Ｌ）と目
   標ビーム（Ｂ）とが、地上点に鉛直に突き当たる光学的
   目標軸線（Ｚ）に対して光学的に整合される光学的整合
   要素（１２）とからなる装置。
2. 【請求項２】 光学的整合要素（１２）は、目標ビーム
   （Ｂ）が目標軸線（Ｚ）に対して光学的に整合させられ
   る第１の位置と、レーザービーム（Ｌ）が目標軸線
   （Ｚ）に対して光学的に整合させられる第２の位置との
   間で切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記
   載の装置。
3. 【請求項３】 光学的整合要素（１２）は、目標ビーム
   （Ｂ）を目標軸線（Ｚ）に光学的に整合させるための第
   １の反射面と、レーザービーム（Ｌ）を目標軸線（Ｚ）
   に光学的に整合させるための第２の反射面とを有するプ
   リズム（１９）であることを特徴とする請求項２に記載
   の装置。
4. 【請求項４】 観測装置（１０）およびレーザー装置
   （１１）はともにスリーブ（９）内に配置され、スリー
   ブ（９）は観測装置（１０）とレーザー装置（１１）と
   の間に配置されたプリズム（１９）を備え、スリーブ
   （９）はその長手軸線に沿って移動可能であり、かつそ
   の調節路の２つの終端位置において目標軸線（Ｚ）に関
   して確実に定位されることを特徴とする請求項３に記載
   の装置。
5. 【請求項５】 目標ビーム（Ｂ）およびレーザービーム
   （Ｌ）は、スリーブ（９）の長手軸線方向に指向させら
   れ、目標軸線（Ｚ）はスリーブ（９）の長手軸線に対し
   て９０°をなすことを特徴とする請求項４に記載の装
   置。
6. 【請求項６】 光学的整合要素（１２）は、回転軸線に
   関して回転可能であり、かつ、目標ビーム（Ｂ）または
   レーザービーム（Ｌ）のいずれかを目標軸線（Ｚ）に第
   １の調節角度で結合させ、他方の各ビームを目標軸線
   （Ｚ）に第２の調節角度で指向させる鏡であることを特
   徴とする請求項１または２に記載の装置。
7. 【請求項７】 光学的整合要素（１２）は、測地計器に
   関して静止するように定位され、かつ光学的選択性被膜
   （２４）を有する光学偏向要素であり、被膜（２４）
   が、傾斜した入射角で入射する可視域の日光は透過させ
   るが、この入射角で入射するレーザーは反射させるか、
   または、傾斜した入射角で入射する可視域の光は反射さ
   せるが、入射レーザー光は透過させることを特徴とする
   請求項１に記載の装置。
8. 【請求項８】 目標ビーム（Ｂ）および目標軸線（Ｚ）
   は互いに直交するように配置されることを特徴とする請
   求項６または７に記載の装置。
9. 【請求項９】 レーザービーム（Ｌ）および目標軸線
   （Ｚ）が互いに直交するように配置されることを特徴と
   する請求項６乃至８のいずれか１項に記載の装置。
10. 【請求項１０】 地上点に定位されることになっている
    十字線マークが目標ビーム（Ｂ）上に配置されることを
    特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装
    置。