JP3141123B2 - Electronic level and staff for electronic level - Google Patents

Electronic level and staff for electronic level

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JP3141123B2
JP3141123B2 JP04155982A JP15598292A JP3141123B2 JP 3141123 B2 JP3141123 B2 JP 3141123B2 JP 04155982 A JP04155982 A JP 04155982A JP 15598292 A JP15598292 A JP 15598292A JP 3141123 B2 JP3141123 B2 JP 3141123B2
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子レベルと、これに
使用する電子レベル用標尺に係わり、特に、電子レベル
が、電子レベル用標尺に形成された距離測定用パターン
から、電子レベルと標尺との距離を演算し、この演算距
離に基づき、電子レベル用標尺に形成されたランダムな
パターンである近距離測定用パターン及び遠距離測定用
パターンの何れかを選択することにより、高低差を算出
する電子レベルに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic level and a staff for the electronic level used in the electronic level, and more particularly, to an electronic level and a staff from a distance measuring pattern formed on the electronic level staff. The height difference is calculated by selecting one of a short-distance measurement pattern and a long-distance measurement pattern, which are random patterns formed on the electronic level staff, based on the calculated distance. Electronic level.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から直接水準測量等を行う場合に
は、レベル(水準儀)と標尺が使用されていた。即ち、
測量者が、標尺の目盛りをレベルを使用して目視するこ
とにより高低差を測定していた。この古典的なレベルに
よる測量は、測量者による読み誤りが発生していた。こ
の読み誤りを解消するために、標尺の目盛り作業を電子
的に行う電子レベルが開発された。この電子レベルは例
えば、標尺側から所定信号を包含させた光を発光させ、
この光を電子レベル側で受光して識別し、標尺の目盛り
を読み取る様に構成されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, when leveling and the like are directly performed, a level (level gauge) and a staff are used. That is,
A surveyor measured the height difference by visually checking the scale of the staff using a level. Surveying at this classical level was subject to reading errors by surveyors. In order to eliminate this reading error, an electronic level for electronically performing a staff scale operation has been developed. This electronic level, for example, emits light containing a predetermined signal from the staff staff side,
This light is received and identified on the electronic level side, and the scale of the staff is read.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら画像処理
技術が進歩した今日では、距離に応じて倍率が変化する
標尺の目盛りを画像処理することにより、電子的に標尺
の目盛りを読み取ることも可能であるが、膨大な処理時
間を必要とし、実用性に乏しいという問題点があった。
従って、距離に応じて標尺の目盛りの倍率が変化して
も、簡易な信号処理により、電子的に標尺の目盛りを読
み取ることのできる電子レベルの出現が強く望まれてい
た。
However, with the advance of image processing technology, it is also possible to read the scale of the staff electronically by performing image processing on the scale of the staff whose magnification changes according to the distance. However, there is a problem that it requires a huge amount of processing time and is not practical.
Therefore, even if the magnification of the scale of the staff changes according to the distance, the appearance of an electronic level capable of electronically reading the scale of the staff by simple signal processing has been strongly desired.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、測定を行う際に鉛直方向に配置さ
れ、ランダムなパターンである近距離測定用パターンを
形成した近距離測定用パターン部と、この近距離測定用
パターンよりも大きなピッチの遠距離測定用パターンを
形成した遠距離測定用パターン部と、前記近距離測定用
パターン部及び前記遠距離測定用パターン部を挟み、そ
のパターン方向と略直交する方向に、所定の間隔で形成
される距離測定用パターンを形成した距離測定用パター
ン部とからなる電子レベル用標尺を使用して測定を行う
電子レベルであって、前記近距離測定用パターンと、前
記遠距離測定用パターン及び距離測定用パターンの像を
形成するための対物レンズ部と、この対物レンズ部によ
って形成された前記近距離測定用パターンと、前記遠距
離測定用パターン及び距離測定用パターンの像を電気信
号に変換するためのエリアセンサ部と、このエリアセン
サ部から得られた電気信号の内、前記距離測定用パター
ンに対応する電気信号から該距離測定用パターンの所定
間隔を検出し、この検出値から、前記電子レベルと前記
電子レベル用標尺との距離を演算するための距離算出部
と、この距離算出部により演算された演算距離が所定距
離以下である場合には、前記エリアセンサ部から得られ
た電気信号の内、前記近距離測定用パターンに対応する
電気信号から高低差を求め、前記距離算出部により演算
された演算距離が所定距離を越える場合には、前記エリ
アセンサ部から得られた電気信号の内、前記遠距離測定
用パターンに対応する電気信号から高低差を求めるため
の高低差算出部とから構成されている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and is provided with a short-distance measurement pattern which is arranged in a vertical direction at the time of measurement and forms a random pattern which is a random pattern. Pattern portion, a long-distance measurement pattern portion formed with a long-distance measurement pattern of a pitch larger than the short-distance measurement pattern, sandwiching the short-distance measurement pattern portion and the long-distance measurement pattern portion, In a direction substantially perpendicular to the pattern direction, an electronic level to be measured using an electronic level staff comprising a distance measurement pattern portion formed with a distance measurement pattern formed at a predetermined interval, A short-distance measurement pattern, an objective lens unit for forming images of the long-distance measurement pattern and the distance measurement pattern, and the objective lens unit formed by the objective lens unit. A distance measurement pattern, an area sensor unit for converting an image of the long distance measurement pattern and an image of the distance measurement pattern into an electric signal, and the distance measurement pattern among electric signals obtained from the area sensor unit. A distance calculation unit for calculating a distance between the electronic level and the staff for the electronic level from the detected value, and a distance calculation unit for calculating a distance between the electronic level and the staff for the electronic level from the detected value. If the calculated distance is equal to or shorter than a predetermined distance, among the electric signals obtained from the area sensor unit, a height difference is obtained from the electric signal corresponding to the short distance measurement pattern, and the distance calculation unit When the calculated distance exceeds the predetermined distance, the electric signal corresponding to the long distance measurement pattern is higher than the electric signal obtained from the area sensor unit. It is composed of a height difference calculation unit for obtaining the difference.

【0005】また本発明は、遠距離測定用パターン部
が、近距離測定用パターン部を挟み込む様に左右に配置
されており、前記エリアセンサ部から得られた電気信号
の内、前記左右の遠距離測定用パターンに対応する電気
信号から、前記電子レベル用標尺の傾斜を求めるための
傾斜演算手段と、この傾斜演算手段により得られた前記
電子レベル用標尺の傾斜を考慮して、前記高低差算出部
が高低差を算出する様に構成することもできる。
Further, according to the present invention, a long-distance measurement pattern portion is disposed on the left and right so as to sandwich the short-distance measurement pattern portion. Of the electric signals obtained from the area sensor portion, the left and right distance patterns are arranged. A slope calculating means for obtaining a slope of the electronic level staff from an electric signal corresponding to the distance measurement pattern; and considering the slope of the electronic level staff obtained by the slope calculating means, the height difference is taken into consideration. The calculation unit may be configured to calculate the height difference.

【0006】更に本発明は、高低差算出部が、前記近距
離測定用パターンに対応する電気信号と、遠距離測定用
パターンに対応する電気信号とに相関処理を施し、高低
差を算出する様に構成することもできる。
Further, according to the present invention, a height difference calculating section calculates a height difference by performing a correlation process on an electric signal corresponding to the short distance measurement pattern and an electric signal corresponding to the long distance measurement pattern. Can also be configured.

【0007】そして本発明の電子レベル用標尺は、測定
を行う際の鉛直方向に形成され、ランダムなパターンで
ある近距離測定用パターンを形成した近距離測定用パタ
ーン部と、この近距離測定用パターンよりも大きなピッ
チの遠距離測定用パターンを形成した遠距離測定用パタ
ーン部と、前記近距離測定用パターン部及び前記遠距離
測定用パターン部を挟み、そのパターン方向と略直交す
る方向に、所定の幅で形成される距離測定用パターンを
形成した距離測定用パターン部とからなっている。
[0007] The staff for electronic level of the present invention is formed in the vertical direction at the time of measurement and has a short-distance measurement pattern portion formed with a random pattern that is a short-distance measurement pattern. A long-distance measurement pattern portion formed with a long-distance measurement pattern having a larger pitch than the pattern, sandwiching the short-distance measurement pattern portion and the long-distance measurement pattern portion, in a direction substantially orthogonal to the pattern direction, And a distance measurement pattern portion formed with a distance measurement pattern formed with a predetermined width.

【0008】[0008]

【作用】以上の様に構成された本発明は、ランダムなパ
ターンである近距離測定用パターンを形成した近距離測
定用パターン部を測定を行う際に鉛直方向に配置し、こ
の近距離測定用パターンよりも大きなピッチの遠距離測
定用パターンを形成した遠距離測定用パターン部を測定
を行う際に鉛直方向に配置する。更に、距離測定用パタ
ーンが形成された距離測定用パターン部が、近距離測定
用パターン部及び遠距離測定用パターン部を挟み、その
パターン方向と略直交する方向に、所定の間隔で配置さ
れる。そして対物レンズ部が、近距離測定用パターン
と、遠距離測定用パターン及び距離測定用パターンの像
を形成し、エリアセンサ部が、対物レンズ部によって形
成された近距離測定用パターンと、遠距離測定用パター
ン及び距離測定用パターンの像を電気信号に変換し、距
離算出部が、エリアセンサ部から得られた電気信号の
内、距離測定用パターンに対応する電気信号から距離測
定用パターンの所定間隔を検出し、この検出値から、電
子レベルと電子レベル用標尺との距離を演算する。更に
高低差算出部が、距離算出部により演算された演算距離
が所定距離以下である場合には、エリアセンサ部から得
られた電気信号の内、近距離測定用パターンに対応する
電気信号から高低差を求め、距離算出部により演算され
た演算距離が所定距離を越える場合には、エリアセンサ
部から得られた電気信号の内、遠距離測定用パターンに
対応する電気信号から高低差を求める様になっている。
According to the present invention constructed as described above, a short-distance measurement pattern formed with a short-distance measurement pattern, which is a random pattern, is arranged in a vertical direction when measurement is performed. A long-distance measurement pattern portion on which a long-distance measurement pattern having a larger pitch than the pattern is formed is arranged in the vertical direction when measurement is performed. Further, the distance measurement pattern portion on which the distance measurement pattern is formed is disposed at predetermined intervals in a direction substantially perpendicular to the pattern direction with the short distance measurement pattern portion and the long distance measurement pattern portion interposed therebetween. . The objective lens section forms an image of the short-distance measurement pattern, the long-distance measurement pattern and the distance measurement pattern, and the area sensor section includes the short-distance measurement pattern formed by the objective lens section and the long-distance measurement pattern. The image of the measurement pattern and the distance measurement pattern is converted into an electric signal, and the distance calculation unit determines the distance measurement pattern from the electric signal corresponding to the distance measurement pattern among the electric signals obtained from the area sensor unit. The interval is detected, and the distance between the electronic level and the staff for the electronic level is calculated from the detected value. Further, when the height difference calculating unit calculates the distance calculated by the distance calculating unit to be equal to or less than a predetermined distance, the height difference calculating unit calculates a height of the electric signal corresponding to the short distance measurement pattern from among the electric signals obtained from the area sensor unit. When the difference is calculated and the calculated distance calculated by the distance calculation unit exceeds a predetermined distance, the difference in height is determined from the electric signal corresponding to the long distance measurement pattern among the electric signals obtained from the area sensor unit. It has become.

【0010】また本発明は、遠距離測定用パターン部
を、近距離測定用パターン部を挟み込む様に左右に配置
し、傾斜演算手段が、エリアセンサ部から得られた電気
信号の内、左右の遠距離測定用パターンに対応する電気
信号から電子レベル用標尺の傾斜を求め、高低差算出部
が、傾斜演算手段により得られた電子レベル用標尺の傾
斜を考慮して高低差を算出することもできる。
Further, according to the present invention, a long-distance measurement pattern section is disposed on the left and right sides of the short-distance measurement pattern section, and the inclination calculating means includes a left and right electric signal obtained from the area sensor section. The slope of the electronic level staff may be obtained from the electric signal corresponding to the long distance measurement pattern, and the height difference calculating unit may calculate the height difference in consideration of the slope of the electronic level staff obtained by the slope calculating means. it can.

【0011】更に本発明は、高低差算出部が、前記近距
離測定用パターンに対応する電気信号と、遠距離測定用
パターンに対応する電気信号とに相関処理を施し、高低
差を算出することもできる。
Further, according to the present invention, the height difference calculating section performs a correlation process on an electric signal corresponding to the short distance measurement pattern and an electric signal corresponding to the long distance measurement pattern to calculate a height difference. Can also.

【0012】そして本発明の電子レベル用標尺は、ラン
ダムなパターンである近距離測定用パターンを形成した
近距離測定用パターン部を測定を行う際に鉛直方向に配
置し、この近距離測定用パターンよりも大きなピッチの
遠距離測定用パターンを形成した遠距離測定用パターン
部を測定を行う際に鉛直方向に配置する。更に、距離測
定用パターンが形成された距離測定用パターン部が、近
距離測定用パターン部及び遠距離測定用パターン部を挟
み、そのパターン方向と略直交する方向に、所定の幅で
配置する様になっている。
According to the staff for electronic level of the present invention, a short-distance measurement pattern portion on which a short-distance measurement pattern that is a random pattern is formed is arranged in a vertical direction when measurement is performed. A long-distance measurement pattern portion having a longer-distance measurement pattern with a larger pitch is arranged in the vertical direction when measurement is performed. Furthermore, the distance measurement pattern portion on which the distance measurement pattern is formed sandwiches the short distance measurement pattern portion and the long distance measurement pattern portion, and is arranged with a predetermined width in a direction substantially orthogonal to the pattern direction. It has become.

【0013】[0013]

【実施例】【Example】

【0014】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0015】図1〜図3に示す様に、本実施例の測量装
置は、電子レベル1と、電子レベル用標尺2とからなっ
ている。電子レベル1は、図3に示す様に整準装置10
0上に載置されており、図1に示す様に、対物レンズ部
11と、コンペンセータ12と、ビームスプリッタ13
と、接眼レンズ部14と、エリアセンサ15と、演算処
理手段16とから構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the surveying device of this embodiment comprises an electronic level 1 and a staff 2 for electronic level. The electronic level 1 is connected to the leveling device 10 as shown in FIG.
1, the objective lens unit 11, the compensator 12, and the beam splitter 13 as shown in FIG.
, An eyepiece unit 14, an area sensor 15, and an arithmetic processing unit 16.

【0016】対物レンズ部11は、電子レベル用標尺2
のパターンの像を形成するためのものである。コンペン
セータ12は、電子レベル1の光軸が多少傾いても、視
準線を自動的に水平にするための自動補償機構であり、
水平光線を上下に変化させて結像させるものである。ビ
ームスプリッタ13は、光を接眼レンズ部14方向と、
エリアセンサ15方向に分割させるためのものである。
接眼レンズ部14は、測量者が、電子レベル用標尺2を
目視するためのものである。エリアセンサ15はエリア
センサ部に該当するもので、対物レンズ部によって形成
された電子レベル用標尺2のパターン像を電気信号に変
換するためのものである。本実施例では、CCDエリア
センサが使用されている。このエリアセンサ15は、ホ
トダイオードを2次元的に配置したエリアイメージセン
サであれば、何れのセンサを採用することができる。
The objective lens section 11 includes a staff 2 for an electronic level.
In order to form an image of the pattern. The compensator 12 is an automatic compensation mechanism for automatically leveling the collimation line even when the optical axis of the electronic level 1 is slightly inclined.
An image is formed by changing a horizontal ray up and down. The beam splitter 13 directs light to the eyepiece 14 and
This is for splitting in the direction of the area sensor 15.
The eyepiece section 14 is for a surveyor to visually observe the staff 2 for electronic level. The area sensor 15 corresponds to an area sensor section, and is for converting a pattern image of the staff 2 for electronic level formed by the objective lens section into an electric signal. In this embodiment, a CCD area sensor is used. As the area sensor 15, any sensor can be employed as long as it is an area image sensor in which photodiodes are two-dimensionally arranged.

【0017】演算処理手段16は、アンプ161と、サ
ンプルホールド162と、A/D変換器163と、RA
M164と、クロックドライバ165と、マイクロコン
ピュータ166と、表示器167とから構成されてい
る。
The arithmetic processing means 16 comprises an amplifier 161, a sample hold 162, an A / D converter 163, an RA
M164, a clock driver 165, a microcomputer 166, and a display 167.

【0018】次に電子レベル用標尺2は、図2に示す様
に、近距離測定用パターン部21と、遠距離測定用パタ
ーン部22、22と、距離測定用パターン部23とが形
成されている。近距離測定用パターン部21と遠距離測
定用パターン部22、22とは、測定を行う際に鉛直方
向に配置される様になっており、近距離測定用パターン
部21には、ランダムなパターンである近距離測定用パ
ターンが形成されている。遠距離測定用パターン部2
2、22には、近距離測定用パターン部21の近距離測
定用パターンよりも大きなピッチの遠距離測定用パター
ンが形成されている。これは測定距離が長くなるため、
パターンのピッチを大きくする必要があるからである。
また遠距離測定用パターン部22、22は、近距離測定
用パターン部21の両側部に一対形成されている。即
ち、遠距離測定用パターン部22、22が、近距離測定
用パターン部21を挟み込む様に左右に配置されてい
る。更に、距離測定用パターンが形成された距離測定用
パターン部23が、近距離測定用パターン部21及び遠
距離測定用パターン部22、22を挟み、そのパターン
方向と略直交する方向に、所定の幅Wで配置されてい
る。
Next, as shown in FIG. 2, the staff 2 for electronic level has a pattern portion 21 for measuring a short distance, pattern portions 22 and 22 for measuring a long distance, and a pattern portion 23 for measuring a distance. I have. The short-distance measurement pattern section 21 and the long-distance measurement pattern sections 22 and 22 are arranged vertically when performing measurement, and the short-distance measurement pattern section 21 has a random pattern. Is formed. Pattern part 2 for long distance measurement
In patterns 2 and 22, a long-distance measurement pattern having a larger pitch than the short-distance measurement pattern of the short-distance measurement pattern unit 21 is formed. This increases the measurement distance,
This is because it is necessary to increase the pitch of the pattern.
Further, a pair of the long distance measurement pattern portions 22 are formed on both sides of the short distance measurement pattern portion 21. That is, the long distance measurement pattern portions 22 are arranged on the left and right so as to sandwich the short distance measurement pattern portion 21. Further, the distance measurement pattern portion 23 on which the distance measurement pattern is formed sandwiches the short distance measurement pattern portion 21 and the long distance measurement pattern portions 22, 22 and has a predetermined direction in a direction substantially orthogonal to the pattern direction. They are arranged with a width W.

【0019】以上の様に構成された本測量装置の測定原
理を説明する。
The measurement principle of the present surveying device configured as described above will be described.

【0020】まず、電子レベル1と電子レベル用標尺2
との距離を演算する方法を説明する。本実施例の電子レ
ベル用標尺2には、距離測定用パターン部23が形成さ
れているので、この距離測定用パターンである幅Wを使
用して電子レベル1と電子レベル用標尺2との距離を演
算する。
First, the electronic level 1 and the staff for electronic level 2
A method for calculating the distance to the distance will be described. Since the electronic level staff 2 of this embodiment has the distance measuring pattern portion 23 formed thereon, the distance between the electronic level 1 and the electronic level staff 2 is determined using the width W of the distance measuring pattern. Is calculated.

【0021】図5に示す様に、電子レベル1によるレン
ズの像をwとし、レンズから電子レベル用標尺2までの
距離をL、レンズから像までの距離をdとすれば、
As shown in FIG. 5, if the image of the lens at the electronic level 1 is w, the distance from the lens to the staff 2 for the electronic level is L, and the distance from the lens to the image is d,

【0022】L=d(W/w)となり、d≒fであるか
ら(fはレンズの焦点距離)
Since L = d (W / w) and d ≒ f (f is the focal length of the lens)

【0023】L=d(W/w)≒f(W/w)L = d (W / w) ≒ f (W / w)

【0024】となる。従って、距離測定用パターンであ
る幅Wの倍率(W/w)を演算すれば、電子レベル1と
電子レベル用標尺2との概略距離を求めることができ
る。
## EQU1 ## Therefore, by calculating the magnification (W / w) of the width W which is the distance measurement pattern, the approximate distance between the electronic level 1 and the electronic level staff 2 can be obtained.

【0025】次に、高低差の測定原理を説明する。Next, the principle of measuring the height difference will be described.

【0026】まず電子レベル用標尺2のコードは既知と
する。エリアセンサ15上に現れた電子レベル用標尺2
のコードの一単位が、エリアセンサ15の何ビットに相
当するかは、電子レベル1と電子レベル用標尺2との距
離で変化する。
First, it is assumed that the code of the staff 2 for the electronic level is known. Electronic level staff 2 appearing on area sensor 15
The number of bits of the area sensor 15 corresponding to one unit of the above code changes depending on the distance between the electronic level 1 and the staff 2 for the electronic level.

【0027】従って距離測定用パターンである幅Wが、
近距離測定用パターンでy1 単位であり、遠距離測定用
パターンでy2 単位であり、エリアセンサ15上で、距
離測定用パターンである幅WがXビットであったとすれ
ば、
Therefore, the width W of the distance measuring pattern is
Assuming that the distance measurement pattern is y 1 unit in the short distance measurement pattern, the distance measurement pattern is y 2 unit in the long distance measurement pattern, and the width W of the distance measurement pattern is X bits on the area sensor 15,

【0028】近距離測定用パターンでは、(X/y1
を一単位としたコードに変換され、遠距離測定用パター
ンでは、(X/y2)を一単位としたコードに変換され
る。
In the short-distance measurement pattern, (X / y 1 )
Is converted to a code that uses (X / y 2 ) as a unit in the long distance measurement pattern.

【0029】次に、近距離測定用パターン部21と遠距
離測定用パターン部22、22を詳細に説明する。本実
施例の近距離測定用パターン部21と遠距離測定用パタ
ーン部22、22には、M系列のランダムパターンが採
用されている。
Next, the short distance measuring pattern portion 21 and the long distance measuring pattern portions 22, 22 will be described in detail. An M-sequence random pattern is employed for the short-distance measurement pattern unit 21 and the long-distance measurement pattern units 22 and 22 of the present embodiment.

【0030】ここで、M系列について詳細に説明する。Here, the M-sequence will be described in detail.

【0031】 f(x)=1+c1x+c22+・・・・・cpp (cp=1)F (x) = 1 + c 1 x + c 2 x 2 +... C p x p (c p = 1)

【0032】の係数を用いたp次の線形漸化式P-order linear recurrence equation using the coefficient

【0033】 at=c1t-1+c2t-2+・・・・・・cpt-p [0033] a t = c 1 a t- 1 + c 2 a t-2 + ······ c p a tp

【0034】によって生成される数列atを考える。こ
の数列が周期的であり、その周期Tが、2p−1となる
ためには、f(x)が原始多項式であることが必要であ
る。この条件が成立するとき、数列atをp次の線形最
大周期列(Maximumーlength linea
rly recurring sequence)、略
してM系列と呼んでいる。
[0034] Consider the sequence a t that is generated by. This sequence is periodic, and f (x) needs to be a primitive polynomial in order for the period T to be 2 p -1. When this condition is satisfied, the sequence at is converted to a p-th linear maximum periodic sequence (Maximum-length linea).
(ly recycling sequence), which is abbreviated as M-sequence.

【0035】本実施例では8ビット構成となっているの
で、28−1(255)個で1周期となり、M系列は2
値の周期列であるので、255個のデータを白(1)と
黒(0)でパターン化することができる。
In the present embodiment, since it has an 8-bit configuration, 2 8 −1 (255) pieces constitute one cycle, and the M sequence is 2
Since it is a periodic sequence of values, 255 data can be patterned with white (1) and black (0).

【0036】このパターンの配列は、フィードバック付
きのシフトレジスタで発生させることができる。図6に
示す様に、S1からS8までがシフトレジスタである。
これらは、1または0が取り得る様になっており、一定
時間間隔で、S1からS8までのシフトレジスタの保持
している値は、右隣のシフトレジスタに転送(シフト)
される。またS1のシフトレジスタには、各シフトレジ
スタの保持していた値の加重和が転送される。いま、時
刻tデルタにおけるS1のシフトレジスタの内容をat
とすれば、時刻(t−1)デルタにおけるSi(1≦i
≦8)のシフトレジスタの内容は、at-i となり、
This pattern arrangement can be generated by a shift register with feedback. As shown in FIG. 6, S1 to S8 are shift registers.
These values can be 1 or 0, and the values held in the shift registers from S1 to S8 are transferred (shifted) to the shift register on the right at regular time intervals.
Is done. The weighted sum of the values held in each shift register is transferred to the shift register in S1. Now, the contents of the shift register of S1 at time t delta are represented by a t
Then, Si (1 ≦ i) at the time (t−1) delta
≤ 8) the contents of the shift register are ati ,

【0037】 at=c1t-1+c2t-2+・・・・・・c8t-8 [0037] a t = c 1 a t- 1 + c 2 a t-2 + ······ c 8 a t-8

【0038】が成立する。Holds.

【0039】以上の様に、上述したシフト動作を255
回繰り返せば、M系列データを得ることができ、255
に至るまで、その組合せの同じものは一度も現れない。
従って、パターンの各ビット位置に検出器を置き、パタ
ーンを1ビットずつ8回移動させると、各検出器には異
なった符号の白黒信号が現れることを意味する。本実施
例は、この性質を利用したものである。即ち、本実施例
の近距離測定用パターン部21と遠距離測定用パターン
部22、22には、M系列のランダムパターンが、通常
の標尺の目盛りの代わりに表示されている。
As described above, the above-described shift operation is performed in 255 steps.
If it is repeated twice, M-sequence data can be obtained.
, The same of the combinations never appears.
Therefore, if a detector is placed at each bit position of the pattern and the pattern is moved eight times, one bit at a time, it means that a black and white signal of a different code appears at each detector. The present embodiment utilizes this property. That is, the M-sequence random pattern is displayed on the short-distance measurement pattern unit 21 and the long-distance measurement pattern units 22 and 22 in this embodiment instead of the normal staff scale.

【0040】なお本実施例ではM系列が採用されている
が、その他のランダムパターンを使用することも可能で
ある。
Although the present embodiment employs the M-sequence, other random patterns can be used.

【0041】次に本実施例の電子レベル1に搭載された
演算処理手段16を詳細に説明する。アンプ161は、
エリアセンサ15からの電気信号を増幅するものであ
り、サンプルホールド162は、増幅された電気信号を
クロックドライバ165からのタイミング信号でサンプ
ルホールドするものである。A/D変換器163は、サ
ンプルホールドされた電気信号をA/D変換するための
ものである。そしてRAM164は、A/D変換された
デジタル信号を記憶するためのものである。またマイク
ロコンピュータ166は、各種演算処理を行うものであ
る。
Next, the arithmetic processing means 16 mounted on the electronic level 1 of this embodiment will be described in detail. Amplifier 161
The sample and hold 162 amplifies the electric signal from the area sensor 15 and samples and holds the amplified electric signal with a timing signal from the clock driver 165. The A / D converter 163 performs A / D conversion of the sampled and held electric signal. The RAM 164 stores an A / D-converted digital signal. The microcomputer 166 performs various arithmetic processing.

【0042】ここでマイクロコンピュータ166が果た
す機能を図4に基づいて説明すると、演算処理手段16
は、距離算出部1661と、高低差算出部1662と、
傾斜演算手段1663とからなり、距離算出部1661
は、エリアセンサ15から得られた電気信号の内、距離
測定用パターンに対応する電気信号から距離測定用パタ
ーンの幅Wを検出し、この検出値から、電子レベル1と
電子レベル用標尺2との距離を演算するためのものであ
る。高低差算出部1662は、距離算出部1661によ
り演算された演算距離が所定距離以下である場合には、
エリアセンサ15から得られた電気信号の内、近距離測
定用パターンに対応する電気信号から高低差を求め、距
離算出部1661により演算された演算距離が所定距離
を越える場合には、エリアセンサ15から得られた電気
信号の内、遠距離測定用パターンに対応する電気信号か
ら高低差を求めるためのものである。傾斜演算手段16
63は、エリアセンサ15から得られた電気信号の内、
左右の遠距離測定用パターン22、22に対応する電気
信号から、電子レベル用標尺2の傾斜を求めるためのも
のである。
The function performed by the microcomputer 166 will now be described with reference to FIG.
Is a distance calculation unit 1661, a height difference calculation unit 1662,
A distance calculation unit 1661
Detects the width W of the distance measuring pattern from the electric signal corresponding to the distance measuring pattern among the electric signals obtained from the area sensor 15, and detects the electronic level 1 and the electronic level staff 2 from the detected value. Is used to calculate the distance. The height difference calculation unit 1662 determines that the calculated distance calculated by the distance calculation unit 1661 is equal to or less than a predetermined distance.
Among the electric signals obtained from the area sensor 15, a height difference is obtained from the electric signal corresponding to the short-distance measurement pattern, and if the calculated distance calculated by the distance calculating unit 1661 exceeds a predetermined distance, the area sensor 15 From the electric signals corresponding to the long-distance measurement pattern among the electric signals obtained from the above. Tilt calculating means 16
63 is an electric signal obtained from the area sensor 15,
This is for obtaining the inclination of the staff for electronic level 2 from the electric signals corresponding to the left and right long distance measurement patterns 22, 22.

【0043】そして表示器167は、高低差算出部16
62で算出された高低差を表示するもので、液晶表示等
の表示手段を採用してもよく、更に、外部記憶手段等に
出力させる構成としてもよい。
The display 167 displays the height difference calculating section 16.
A display means such as a liquid crystal display may be employed for displaying the height difference calculated in 62, and further, a configuration may be adopted in which the output is output to an external storage means or the like.

【0044】以上の様に構成された本実施例の作用を図
7に基づいて説明する。
The operation of the embodiment constructed as described above will be described with reference to FIG.

【0045】まず、ステップ1(以下、S1と略する)
で、被測定点に電子レベル用標尺2を設置し、電子レベ
ル1を起動させて測量を開始する。次にS2では、エリ
アセンサ15が、対物レンズ部11によって形成された
近距離測定用パターン部21と、遠距離測定用パターン
部22、22及び距離測定用パターン部23の像を電気
信号に変換する。更にS3では、エリアセンサ15から
取り込まれた電気信号をA/D変換し、S4で、変換さ
れたディジタル信号をRAM164に記憶させる。更に
S5では、エリアセンサ15から取り込まれた電気信号
の内、水平方向のデータである距離測定用パターンを抽
出する。そしてS6では、S5で抽出された距離測定用
パターンの幅Wを検出し、S7で、S6で得られた距離
測定用パターンの幅Wから、距離算出部1661が、電
子レベル1と電子レベル用標尺2との概略距離を算出す
る。
First, step 1 (hereinafter abbreviated as S1)
Then, the staff 2 for the electronic level is installed at the point to be measured, and the electronic level 1 is activated to start the surveying. Next, in S2, the area sensor 15 converts the images of the short distance measurement pattern portion 21 formed by the objective lens portion 11, the long distance measurement pattern portions 22, 22, and the distance measurement pattern portion 23 into electric signals. I do. Further, in S3, the electric signal taken in from the area sensor 15 is A / D converted, and in S4, the converted digital signal is stored in the RAM 164. In step S5, a distance measurement pattern, which is data in the horizontal direction, is extracted from the electric signals captured from the area sensor 15. In S6, the width W of the distance measurement pattern extracted in S5 is detected, and in S7, the distance calculation unit 1661 calculates the electronic level 1 and the electronic level for the electronic level from the width W of the distance measurement pattern obtained in S6. The approximate distance from staff 2 is calculated.

【0046】そしてS8では、S7で算出された概略距
離が、所定距離以下であるか否かを判断する。所定距離
以下であり近距離と判断された場合には、S9に進み、
マイクロコンピュータ166が近距離参照パターンを形
成する。即ち、マイクロコンピュータ166のシフトレ
ジスタにより、M系列のランダムパターンのデータを作
成する。次にS10では、RAM164からエリアセン
サ15から取り込まれた電気信号の内、近距離測定用パ
ターンに該当する信号を抽出する。そしてS11に進
み、S11では、S9で作成した近距離参照パターン
と、S10で抽出された近距離測定用パターンとの相関
処理を行う。即ちS11は、M系列のランダムパターン
のデータを積分し、この積分データと、エリアセンサ1
5の鉛直方向の出力データとの相互相関を計算し、その
最大値となるデータを選択し、その最大値となった点に
対応する電子レベル用標尺2の鉛直位置を決定すること
ができる。
In S8, it is determined whether or not the approximate distance calculated in S7 is less than a predetermined distance. When it is determined that the distance is equal to or shorter than the predetermined distance and the distance is short, the process proceeds to S9,
The microcomputer 166 forms a short-range reference pattern. That is, the data of the M-sequence random pattern is created by the shift register of the microcomputer 166. Next, in S10, a signal corresponding to the short-distance measurement pattern is extracted from the electric signals taken from the area sensor 15 from the RAM 164. Then, the process proceeds to S11, in which a correlation process between the short-distance reference pattern created in S9 and the short-distance measurement pattern extracted in S10 is performed. That is, S11 integrates the data of the M-sequence random pattern, and integrates the integrated data with the area sensor 1.
The cross-correlation with the vertical output data of No. 5 is calculated, the data having the maximum value is selected, and the vertical position of the staff for electronic level 2 corresponding to the point having the maximum value can be determined.

【0047】そしてS12では、S11で決定された鉛
直位置から高低差が演算され、演算値が表示器167に
表示される。更にS13に進み、S13では測定終了か
否かを判断し、測定終了の場合にはS14に進んで測量
を終了する。なおS13で、測定を終了しない場合に
は、S2に戻って測量を繰り返す様になっている。
In S12, the height difference is calculated from the vertical position determined in S11, and the calculated value is displayed on the display 167. The process further proceeds to S13, where it is determined whether or not the measurement has been completed. If the measurement has been completed, the process proceeds to S14 to terminate the survey. If the measurement is not completed in S13, the process returns to S2 and repeats the survey.

【0048】なおS8で、S7で算出された概略距離
が、所定距離を越えて遠距離と判断された場合には、S
15に進み、マイクロコンピュータ166が遠距離参照
パターンを形成する。次にS16では、RAM164か
らエリアセンサ15から取り込まれた電気信号の内、遠
距離測定用パターンに該当する信号を抽出する。そして
そしてS11に進み、S11では、S15で作成した遠
距離参照パターンと、S16で抽出された遠距離測定用
パターンとの相関処理を行う。そしてS12で、高低差
を演算する様に構成されている。
In S8, if the approximate distance calculated in S7 exceeds a predetermined distance and is determined to be a long distance, S
Proceeding to 15, the microcomputer 166 forms a long-distance reference pattern. Next, in S16, a signal corresponding to the long-distance measurement pattern is extracted from the electrical signals fetched from the area sensor 15 from the RAM 164. Then, the process proceeds to S11, in which a correlation process is performed between the long distance reference pattern created in S15 and the long distance measurement pattern extracted in S16. Then, at S12, the height difference is calculated.

【0049】なお本実施例では、遠距離測定用パターン
部22、22が、同一の高さで左右一対に形成されてい
るので、傾斜演算手段1663が、エリアセンサ15か
ら得られた電気信号の内、左右の遠距離測定用パターン
22、22に対応する電気信号から電子レベル用標尺2
の傾斜を求め、その平均化を行うことにより、電子レベ
ル用標尺2の倒れを補正することができる。そして本実
施例は、1回の測定で電子レベル用標尺2の倒れを補正
することができるという卓越した効果がある。
In this embodiment, since the long-distance measurement pattern portions 22 are formed as a pair on the left and right at the same height, the inclination calculating means 1663 uses the electric signal of the electric signal obtained from the area sensor 15. The electronic level staff 2 from the electrical signals corresponding to the left and right long distance measurement patterns 22
The inclination of the electronic level staff 2 can be corrected by calculating the inclination of the staff and averaging the inclination. The present embodiment has an excellent effect that the tilt of the electronic level staff 2 can be corrected by one measurement.

【0050】更に実施例は、距離データ及び高低差デー
タを電気的に出力できるので、データレコーダ等を使用
して作業の能率化を図ることができる。
Further, in the embodiment, since the distance data and the height difference data can be electrically output, the work efficiency can be improved by using a data recorder or the like.

【0051】またエリアセンサ15の出力信号をNTS
C信号とすることも可能であり、この場合には、電子レ
ベル1をテレビカメラとして使用することができる。
The output signal of the area sensor 15 is set to NTS
It is also possible to use a C signal. In this case, the electronic level 1 can be used as a television camera.

【0052】[0052]

【効果】以上の様に構成された本発明は、測定を行う際
に鉛直方向に配置され、ランダムなパターンである近距
離測定用パターンを形成した近距離測定用パターン部
と、この近距離測定用パターンよりも大きなピッチの遠
距離測定用パターンを形成した遠距離測定用パターン部
と、前記近距離測定用パターン部及び前記遠距離測定用
パターン部を挟み、そのパターン方向と略直交する方向
に、所定の間隔で形成される距離測定用パターンを形成
した距離測定用パターン部とからなる電子レベル用標尺
を使用して測定を行う電子レベルであって、前記近距離
測定用パターンと、前記遠距離測定用パターン及び距離
測定用パターンの像を形成するための対物レンズ部と、
この対物レンズ部によって形成された前記近距離測定用
パターンと、前記遠距離測定用パターン及び距離測定用
パターンの像を電気信号に変換するためのエリアセンサ
部と、このエリアセンサ部から得られた電気信号の内、
前記距離測定用パターンに対応する電気信号から該距離
測定用パターンの所定間隔を検出し、この検出値から、
前記電子レベルと前記電子レベル用標尺との距離を演算
するための距離算出部と、この距離算出部により演算さ
れた演算距離が所定距離以下である場合には、前記エリ
アセンサ部から得られた電気信号の内、前記近距離測定
用パターンに対応する電気信号から高低差を求め、前記
距離算出部により演算された演算距離が所定距離を越え
る場合には、前記エリアセンサ部から得られた電気信号
の内、前記遠距離測定用パターンに対応する電気信号か
ら高低差を求めるための高低差算出部とから構成されて
いるので、画像処理のみで、電子レベル用標尺までの距
離と高低差を測定することができ、読み取りミスもな
く、高速処理が行えるので、水準測量を行う時間の短縮
化を図ることができるという卓越した効果がある。
According to the present invention having the above-described structure, a short-distance measurement pattern portion which is arranged vertically when a measurement is performed, and which forms a short-distance measurement pattern which is a random pattern, A long-distance measurement pattern portion formed with a long-distance measurement pattern having a larger pitch than the use pattern, the short-distance measurement pattern portion and the long-distance measurement pattern portion sandwiched therebetween, in a direction substantially orthogonal to the pattern direction. An electronic level to be measured using an electronic level staff including a distance measurement pattern portion formed with a distance measurement pattern formed at a predetermined interval, wherein the short distance measurement pattern and the distant An objective lens unit for forming an image of the distance measurement pattern and the distance measurement pattern,
An area sensor unit for converting the images of the short distance measurement pattern formed by the objective lens unit, the long distance measurement pattern and the distance measurement pattern into electric signals, and an area sensor unit obtained from the area sensor unit. Of the electrical signals,
A predetermined interval of the distance measurement pattern is detected from an electric signal corresponding to the distance measurement pattern, and from the detected value,
A distance calculator for calculating a distance between the electronic level and the staff for electronic level, and a distance calculated by the distance calculator when the distance calculated by the distance calculator is equal to or less than a predetermined distance. Among the electric signals, a height difference is obtained from the electric signal corresponding to the short-distance measurement pattern, and when the operation distance calculated by the distance calculation unit exceeds a predetermined distance, the electric signal obtained from the area sensor unit is obtained. Among the signals, since it is composed of a height difference calculation unit for obtaining a height difference from the electric signal corresponding to the long distance measurement pattern, only the image processing, the distance to the electronic level staff and the height difference. Since high-speed processing can be performed without measurement errors and without reading errors, there is an excellent effect that the time required for leveling can be reduced.

【0053】また本発明は、左右の遠距離測定用パター
ンに対応する電気信号から、前記電子レベル用標尺の傾
斜を求めるための傾斜演算手段が備えられているので、
1回の測定で、電子レベル用標尺の倒れ補正を行うこと
ができるという効果がある。
Further, according to the present invention, since the inclination calculating means for determining the inclination of the electronic level staff from the electric signals corresponding to the left and right long distance measurement patterns is provided,
There is an effect that it is possible to correct the inclination of the staff for the electronic level with one measurement.

【0054】[0054]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の電子レベル1の構成を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electronic level 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例の電子レベル用標尺2を説明する図で
ある。
FIG. 2 is a diagram illustrating an electronic level staff 2 of the present embodiment.

【図3】本実施例の電子レベル1の外観を示す斜視図で
ある。
FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of the electronic level 1 of the embodiment.

【図4】本実施例の演算処理手段16の構成を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an arithmetic processing unit 16 of the present embodiment.

【図5】本実施例の距離測定の原理を説明する図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of distance measurement according to the present embodiment.

【図6】本実施例のM系列データの発生原理を説明する
図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of generating M-sequence data according to the present embodiment.

【図7】本実施例の作用を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子レベル 11 対物レンズ 12 コンペンセータ 13 ビームスプリッタ 14 接眼レンズ部14 15 エリアセンサ 16 演算処理手段 1661 距離算出部 1662 高低差算出部 1663 傾斜演算手段 2 電子レベル用標尺 21 近距離測定用パターン部 22 遠距離測定用パターン部 23 距離測定用パターン部 Reference Signs List 1 electronic level 11 objective lens 12 compensator 13 beam splitter 14 eyepiece unit 14 15 area sensor 16 arithmetic processing unit 1661 distance calculating unit 1662 height difference calculating unit 1663 inclination calculating unit 2 electronic level staff 21 short distance measuring pattern unit 22 far Pattern section for distance measurement 23 Pattern section for distance measurement

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 測定を行う際に鉛直方向に配置され、ラ
ンダムなパターンである近距離測定用パターンを形成し
た近距離測定用パターン部と、この近距離測定用パター
ンよりも大きなピッチの遠距離測定用パターンを形成し
た遠距離測定用パターン部と、前記近距離測定用パター
ン部及び前記遠距離測定用パターン部を挟み、そのパタ
ーン方向と略直交する方向に、所定の間隔で形成される
距離測定用パターンを形成した距離測定用パターン部と
からなる電子レベル用標尺を使用して測定を行う電子レ
ベルであって、前記近距離測定用パターンと、前記遠距
離測定用パターン及び距離測定用パターンの像を形成す
るための対物レンズ部と、この対物レンズ部によって形
成された前記近距離測定用パターンと、前記遠距離測定
用パターン及び距離測定用パターンの像を電気信号に変
換するためのエリアセンサ部と、このエリアセンサ部か
ら得られた電気信号の内、前記距離測定用パターンに対
応する電気信号から該距離測定用パターンの所定間隔を
検出し、この検出値から、前記電子レベルと前記電子レ
ベル用標尺との距離を演算するための距離算出部と、こ
の距離算出部により演算された演算距離が所定距離以下
である場合には、前記エリアセンサ部から得られた電気
信号の内、前記近距離測定用パターンに対応する電気信
号から高低差を求め、前記距離算出部により演算された
演算距離が所定距離を越える場合には、前記エリアセン
サ部から得られた電気信号の内、前記遠距離測定用パタ
ーンに対応する電気信号から高低差を求めるための高低
差算出部とから構成されている電子レベル。
1. A short-distance measurement pattern portion which is arranged in a vertical direction at the time of measurement and forms a short-distance measurement pattern which is a random pattern, and a long-distance having a pitch larger than the short-distance measurement pattern. A long-distance measurement pattern portion on which a measurement pattern is formed, and a distance formed at predetermined intervals in a direction substantially perpendicular to the pattern direction with the short-distance measurement pattern portion and the long-distance measurement pattern portion interposed therebetween. An electronic level to be measured using an electronic level staff consisting of a distance measurement pattern portion formed with a measurement pattern, wherein the short distance measurement pattern, the long distance measurement pattern and the distance measurement pattern An objective lens portion for forming an image of the object, the short-distance measurement pattern formed by the objective lens portion, the long-distance measurement pattern and the distance An area sensor unit for converting an image of the measurement pattern into an electric signal, and a predetermined interval of the distance measurement pattern from an electric signal corresponding to the distance measurement pattern among electric signals obtained from the area sensor unit. A distance calculation unit for calculating a distance between the electronic level and the staff for electronic level from the detected value, and when a calculation distance calculated by the distance calculation unit is equal to or less than a predetermined distance. Of the electric signals obtained from the area sensor unit, a height difference is obtained from the electric signal corresponding to the short-distance measurement pattern, and when the operation distance calculated by the distance calculation unit exceeds a predetermined distance, An electronic difference calculator configured to calculate a height difference from an electric signal corresponding to the long-distance measurement pattern among the electric signals obtained from the area sensor unit. Le.
【請求項2】 遠距離測定用パターン部が、近距離測定
用パターン部を挟み込む様に左右に配置されており、前
記エリアセンサ部から得られた電気信号の内、前記左右
の遠距離測定用パターンに対応する電気信号から、前記
電子レベル用標尺の傾斜を求めるための傾斜演算手段
と、この傾斜演算手段により得られた前記電子レベル用
標尺の傾斜を考慮して、前記高低差算出部が高低差を算
出する請求項1記載の電子レベル。
2. A long-distance measurement pattern portion is disposed on the left and right sides of the short-distance measurement pattern portion so as to sandwich the short-distance measurement pattern portion. From the electric signal corresponding to the pattern, a slope calculating means for obtaining the slope of the electronic level staff, and the height difference calculating unit, taking into account the slope of the electronic level staff obtained by the slope calculating means, The electronic level according to claim 1, wherein a height difference is calculated.
【請求項3】 高低差算出部が、前記近距離測定用パタ
ーンに対応する電気信号と、遠距離測定用パターンに対
応する電気信号とに相関処理を施し、高低差を算出する
請求項1記載の電子レベル。
3. The height difference calculating section calculates a height difference by performing a correlation process on an electric signal corresponding to the short-distance measurement pattern and an electric signal corresponding to the long-distance measurement pattern. Electronic level.
【請求項4】 測定を行う際の鉛直方向に形成され、ラ
ンダムなパターンである近距離測定用パターンを形成し
た近距離測定用パターン部と、この近距離測定用パター
ンよりも大きなピッチの遠距離測定用パターンを形成し
た遠距離測定用パターン部と、前記近距離測定用パター
ン部及び前記遠距離測定用パターン部を挟み、そのパタ
ーン方向と略直交する方向に、所定の幅で形成される距
離測定用パターンを形成した距離測定用パターン部とか
らなる電子レベル用標尺。
4. A short-distance measurement pattern portion formed in a vertical direction at the time of measurement and having a short-distance measurement pattern, which is a random pattern, and a long-distance having a pitch larger than the short-distance measurement pattern. A distance formed with a predetermined width in a direction substantially perpendicular to the pattern direction, sandwiching the long distance measurement pattern portion having the measurement pattern formed thereon, the short distance measurement pattern portion and the long distance measurement pattern portion. An electronic level staff comprising a distance measurement pattern portion on which a measurement pattern is formed.
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