JP3429038B2 - 測量機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トランシット、セオド
ライト、ローティングレーザー、レベル等の測量機の鉛
直線に対する測量機本体の傾斜による測量誤差を自動的
に補正する測量機に関する。

【０００２】

【従来の技術】測量機では、機械の据え付け誤差、測量
中の機械変動による鉛直軸の傾きによる測量誤差を補正
するため、視準用光学系の一部を構成するプリズム、ミ
ラー等の光学部品を測量機本体内に振り子状に懸垂した
ものが知られている。しかし、この補正機構は振り子の
振れに一定の限界があることから、補正できる傾きの範
囲に一定の限界がある。このため、従来、懸垂された光
学部品の振れが補正できる限界を越えた場合にこれを測
定者に知らせるため、ブザー、点滅信号等の警報信号を
発する警報器を有するものが一般的に用いられる。

【０００３】このような警報装置を有する測量機とし
て、図８、図９に示すものが知られている。その図８に
おいて、１は測量用光学系としての視準用光学系であ
る。この視準用光学系１は、対物レンズ２、懸垂光学反
射部材（以下、実施例においては、懸垂光学部材とい
う。）４としてのプリズム、合焦レンズ５、焦点板６、
接眼レンズ７から概略構成される。その視準用光学系１
には、補正限界検出用の遮蔽板８としての下方延長板が
設けられ、その遮蔽板８の揺動域の両側には、発光素子
９、受光素子１０が相対して設けられている。懸垂光学
部材４は鉛直線に対する測量機本体の傾きによる測量誤
差を補正するための補正用反射面（以下、実施例におい
ては、補正用面という。）としての反射面を有する。

【０００４】この従来の測量機では、補正限界を超えた
場合に発光素子９から出射された光を受光素子10が感知
することにより、警報が発生される。なお、この図８、
図９に示す視準用光学系１の詳細な構成は、実公平４−
４１７７号に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の測量機では、遮蔽板８は発光素子９から出射された
光を遮断する構造であるので、所用の大きさを必要と
し、その大きさの分だけ、警報装置を持たない測量機よ
りも大型化するという欠点がある。また、遮蔽板８を設
ける分だけ部品点数が多くなり、かつ、組立て作業も複
雑となる。

【０００６】本発明は、上記従来の課題を解決すべく為
されたもので、警報装置を設けていない測量機と比較し
てその測量機本体の大きさ、重量がほぼ同程度であり、
部品点数が少なくて、かつ、組み立て作業が容易な測量
機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる測量機
は、上記の課題を解決するため、鉛直線に対する測量機
本体の傾きによる測量誤差を自動的に補正するための補
正用反射面を有しかつ前記測量機本体の傾きに応じて前
後左右に揺動するように該測量機本体内に懸垂された懸
垂光学反射部材を備えた測量機において、前記懸垂光学
反射部材の面であってかつ補正用反射面以外に形成され
た検出反射面と、該検出反射面に向けて光を出射するよ
うに前記検出反射面と相対して配置される発光素子と、
前記発光素子から出射されて前記検出反射面で反射され
た光を受光できる位置に配置されて前記測量機本体の傾
きの大きさに応じて変化する反射光の光量を検出する受
光素子と、前記受光素子の受光光量の変化に基づいて、
基準レベルと前記受光光量とを比較することにより傾き
による測量誤差の補正をすることのできる限界を超えた
と判断する判断部とを有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、発光素子から出射された光が
検出反射面で反射される。受光素子は、測量機本体の傾
きの大きさに応じて変化する反射光を受光する。判断部
は、受光素子の受光光量の変化に基づいて、傾きによる
測量誤差の補正をすることのできる限界を越えたと判断
する。

【０００９】本発明は、懸垂光学反射部材の面であって
かつ補正用反射面以外の面に検出反射面を設けて測量機
本体の傾きの限界の大きさを検出する構造であるので、
従来の遮蔽板を設けた測量機に較べて、部品点数を少な
くして、その大きさを格段に小さくできる。また、懸垂
光学部材の取り付けも簡単であるから、よりコンパクト
で簡単な構成とすることもできる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係わる測量機の実施例を図１
を参照しつつ説明する。

【００１１】図１は、本発明を自動レベルに適用したも
のである。この図１において、２０は測量機本体、２１
は測量用光学系としての視準用光学系である。視準用光
学系２１は、対物レンズ２２、反射プリズム２３、懸垂
光学部材２４、反射プリズム２５、焦点板２６、接眼レ
ンズ２７から概略構成されている。

【００１２】懸垂光学部材２４は吊り線２８´により水
平方向（矢印Ｈ方向）に揺動可能に吊架されている。こ
の懸垂光学部材２４の上面は全面が研磨され、この研磨
面に銀膜が蒸着されて、上面は視準光Ｐ１の補正用面と
しての反射面２４ａとされている。

【００１３】懸垂光学部材２４の下面には、図２（イ）
に示すように検出反射面２４ｂとされている。この検出
反射面２４ｂは懸垂光学部材２４の揺動方向（矢印Ｈ方
向）と直交する方向に長く延びる長方形状とされてい
る。この検出反射面２４ｂは懸垂光学部材２４の下面の
一部を研磨し、その研磨面に銀膜を蒸着又は張り付ける
ことにより形成される。懸垂光学部材２４の下面の残余
の面は拡散面２４ｃとされている。この実施例では、懸
垂光学部材２４の反射面２４ａとは反対側に検出反射面
２４ｂを形成することにしているが、これに限らず、懸
垂光学部材２４の側面に検出反射面２４ｂを設けてもよ
い。

【００１４】ただし、反射面２４ａと同一面に検出反射
面２４ｂを設けるのは好ましくない。というのは、反射
面２４ａと検出反射面２４ｂとを同一面に設けると、後
述する発光素子からの光束Ｐ２が視準光Ｐ１の光路に侵
入する構造となり、視準の妨げになるおそれがあるから
である。

【００１５】測量機本体２０の下部には発光素子２６と
受光素子２７とが設けられている。発光素子２６は、懸
垂光学部材２４に相対して配置されている。この発光素
子２６からの光束Ｐ２によるビームスポットＢは測量機
本体Ｐ２が水平に設置されているときに、検出反射面２
４ｂの中心Ｏ１に形成されるようにセットされている。
測量機本体Ｐ２が水平に設置されているときの懸垂光学
部材２４の位置を基準位置とする。受光素子２７は検出
反射面２４ｂからの反射光束を受光できる位置にセット
されている。

【００１６】測量機本体２０が鉛直線Ｇに対して傾くと
懸垂光学部材２４が基準位置から水平方向に移動する。
すると、発光素子２６から出射された光束Ｐ２により形
成されるビームスポットＢの位置が中心Ｏ１から矢印Ｈ
方向にずれることになる。図２において、符号Ｂ´は懸
垂光学部材２４が基準位置からずれたときのビームスポ
ットの形成位置を示している。

【００１７】これにより、検出反射面２４ｂにおいて反
射される光束Ｐ２の光量が減少する。図３はこの測量機
の鉛直線Ｇに対する傾き角θと受光素子２７の受光光量
Ｖとの関係を示す光量特性曲線（電圧変換曲線）であ
る。この図３において、符号Ｌは基準レベルである。

【００１８】この基準レベルＬは、測量機本体２０が傾
斜補正を自動的に設定できる補正限界値に対応して設定
される。この実施例では、この基準レベルＬは、例え
ば、約１０秒である。すなわち、この実施例では、測量
機本体２０の傾き角が１０秒を超えると自動的な補正を
できないこととなる。

【００１９】発光素子２６と受光素子２７とは、図４に
示す回路により制御される。

【００２０】この図４において、２８は発光素子２６を
駆動するためのスイッチ、２９は直流電源、３０は増幅
器、３１は基準レベル設定回路、３２はコンパレータ
ー、３３は警報装置である。

【００２１】スイッチ２８をオンすると、発光素子２８
が発光し、その光束Ｐ２の反射光束が受光素子２７に受
光される。その反射光束は受光素子２７により光電変換
される。その光電変換信号は増幅器３０で増幅される。
その増幅出力Ｖはコンパレータ３２に入力される。コン
パレータ３２には基準レベル設定回路３１から基準レベ
ルＬが入力されている。コンパレータ３２はその基準レ
ベルＬと増幅出力Ｖとを比較する判別回路として機能す
る。コンパレータ３２は、増幅出力Ｖが基準レベルＬよ
りも小さくなると警報信号を警報装置３３に向かって出
力する。警報装置３３は、この実施例ではブザー等によ
り警告音を発生させるが、これに限らず例えば警告ラン
プでもよい。警告ランプには、測量機本体の外部に設け
られた点灯ランプの他、視準用光学系２１の内部に警告
ランプを設け、接眼レンズ２７の視野内で警報ランプの
点灯を確認する構成のものも採用できる。

【００２２】これにより、測量機本体２０の傾き角θが
傾斜補正をすることのできる範囲以上に大きくなったと
きには、警報信号を発生させて作業者にそれを知らせる
ことができる。

【００２３】なお、図２（イ）に示す実施例では、懸垂
光学部材２４の検出反射面２４ｂを、懸垂光学部材２４
の中央に設けて、受光素子２７の受光光量Ｖが基準レベ
ル以下のときに警報を発生する構成としているが、図２
（ロ）に示すように、懸垂光学部材２４の下面の中央部
以外の面に検出反射面２４ｂを設け、中央部の面を拡散
面２４ｃとして、受光素子２７の受光光量Ｖが基準レベ
ル以上のときに警報を発生する構成とすることもでき
る。

【００２４】また、図２（イ）に示すように、通常は、
矢印Ｈ方向と直交する方向に関しての鉛直線Ｇに対する
測量機本体２０の傾斜は多少大きくても問題は少ないた
め、検出反射面２４ｂを長方形状としているが、矢印Ｈ
方向及びこの矢印Ｈ方向と直交する方向の傾きを検出す
る必要があるときには、図２（ハ）に示すように、検出
反射面２４ｂを円形または楕円形とすることもできる。

【００２５】さらに、誤測定を避ける意味で、警報装置
３３による警報の代わりに又はこの警報と併用して、測
量機本体２０の作動を停止させる構成とすることもでき
る。例えば、レーザレベル、ローテーティングレーザの
ようなレーザ測量機に本発明を適用する場合には、図４
に示す警報装置３３の代わりにまたはこれと並列に停止
信号送信部３３´を設け、自動的に傾斜補正を行うこと
ができないと判別した場合に、レーザーの発射を中止さ
せる信号をレーザ駆動部（図示を略す）に出力する構成
とすることもできる。

【００２６】また、測量機としてデジタルトランシット
に本発明を適用した場合には、補正範囲内にないと判別
した場合にデジタル表示部の表示を消去する信号をデジ
タル表示部に出力する構成とすることもできる。

【００２７】図１ないし図４に示す実施例では、測量作
業者が、スイッチ２８を操作して、測量の都度、自動的
に傾斜補正を行うことができる範囲内にあるか否かを判
断していたが、スイッチ２８を設けるかわりに、測量作
業者が視準用としての望遠鏡の合焦レンズ２２´を可動
させる合焦ツマミ（図示を略す）を操作した場合に、こ
の合焦ツマミの動きに連動して発光素子２６をオンさせ
る構成を採用することもできる。

【００２８】図５はその一例を示すもので、この図５に
おいて、図４に示す回路要素と同一回路要素について
は、同一符号が付されている。この図５に示す回路で
は、発光素子２６はスイッチングトランジスタ３６によ
りオンされる。このスイッチングトランジスタ３６は、
マイクロコンピュータ３２によって制御される。このマ
イクロコンピュータ３２には、Ａ／Ｄ変換器３４を介し
てポテンションメーター３７の出力がディジタル信号と
して入力されると共に、Ａ／Ｄ変換器３５を介して増幅
器３０の増幅出力がディジタル信号として入力される。
ポテンションメーター３７の摺動子３８は合焦ツマミ
（図示を略す）に連結され、合焦ツマミを測量作業者が
操作すると、それに連動してポテンショメータ３７の摺
動子３８が移動する。このポテンショメータ３７の出力
は、Ａ／Ｄ コンバータ３４に入力され、マイクロコン
ピュータ３２により定期的に読み取られる。

【００２９】この回路の作用を図６に示すフローチャー
トに従って説明する。

【００３０】マイクロコンピュータ３２は、所定の時間
が経過したか否かを判断する（Ｓ．１）。マイクロコン
ピュータ３２は、所定の時間が経過した場合には、ポテ
ンショメータ３７の出力を読み取る（Ｓ．２）。マイク
ロコンピュータ３２は前回のの読取り値と今回の読取り
値とが異なる場合には、合焦ツマミが操作されたと判定
する（Ｓ．３）。マイクロコンピュータ３２はスイッチ
ングトランジスタ３６をオンさせる（Ｓ．４）。これに
より、発光素子２６が発光される。この発光素子２６の
光束Ｐ２の反射光は受光素子２７に受光される。受光素
子２７の変換出力は増幅器３０を介してＡ／Ｄ コンバ
ータ３５に入力される。マイクロコンピュータ３２はそ
のＡ／Ｄ コンバータ３５の出力を読み込む（Ｓ．
５）。マイクロコンピュータ３２はそのＡ／Ｄ コンバ
ータ３５の出力の読取り後、スイッチングトランジスタ
３６をオフさせる。

【００３１】次に、マイクロコンピュータ３２は、表示
時間計時タイマーをセットする（Ｓ．７）。そして、マ
イクロコンピュータ３２は、受光素子２７の出力Ｖが基
準レベルＬ以上であるか否かを判断する（Ｓ．８）。そ
して、マイクロコンピュータ３２は、受光素子２７の出
力Ｖが基準レベルＬ以下のときに警報装置３３に向かっ
て信号を出力する。これにより、警報ランプが発光され
る（Ｓ．９）。

【００３２】そして、マイクロコンピュータ３２は、所
定時間経過したか否かを判断する（Ｓ．１０）。そし
て、所定時間が経過した場合には、警報ランプの発光を
停止し（Ｓ．１１）に戻る。

【００３３】図７は、スイッチ２８を設ける代わりに測
量作業者の接眼レンズ２７への目の接近による受光量の
変化を検知し、スイッチングトランジスタ３６をオンさ
せる構成としたものである。

【００３４】この図７において、符号３９はコンペンセ
ータ、符号４０はビームスプリッタ、４１は受光素子、
４２は増幅器、４３はコンパレータ、４４は基準電圧設
定器である。目が接近していない場合には、接眼レンズ
２７を介して外部から入射した外光がビームスプリッタ
４０により反射されて、受光素子４１に達する。

【００３５】測量作業者が目標視準のために接眼レンズ
２６に目を接近させると、接眼レンズ２７を介して外部
から受光素子４１へ入射する外光の光量が減少する。

【００３６】受光素子４１の出力Ｖ´は増幅器４２を介
してコンパレータ４３に入力される。コンパレータ４３
には基準電圧設定器４４から基準レベルＬ´が入力され
ている。コンパレータ４３は、基準レベルＬ´と出力Ｖ
´とを比較し、出力Ｖ´が基準レベルＬ´よりも低い
と、コンパレータ４３はスイッチングトランジスタ３６
をオンさせる。

【００３７】以上、実施例について説明したが、本発明
はこれに限らず、トランシット、セオドライト等にも適
用できるものであり、この場合の懸垂光学部材２４に
は、例えば、特開昭５０−４３９６２号に記載の目盛り
板の読取り光学系の一部を構成する吊架反射光学体Ｍｃ
が懸垂光学部材であり、検出反射面はその主反射面の反
対側に形成される。

【００３８】また、ローティングレーザーに本発明を適
用する場合には、レーザー光源からレーザー光束を測定
対象に対して水平又は垂直に投光するため、測量用光学
系としてのレーザー出射用光学系を構成する光学部品の
一部を懸垂光学部材とし、レーザー光を反射するための
反射面の反対側に検出反射面を設ければよい。

【００３９】

【効果】本発明に係わる測量機によれば、警報装置を設
けていない測量機と比較してその測量機本体の大きさ、
重量がほぼ同程度であり、部品点数が少なくて、かつ、
組み立て作業が容易であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる測量機の光学系を示す図であ
る。

【図２】図１に示す懸垂光学部材の平面図であって、
（イ）は懸垂光学部材の中央に長方形状の検出反射面を
設けた例を示し、（ロ）は中央以外の部分に検出反射面
を設けた例を示し、（ハ）は中央に円形の検出反射面を
設けた例を示す。

【図３】本発明に係わる測量機の鉛直線に対する傾き角
と受光素子２７の受光光量Ｖとの関係を示す光量特性曲
線図である。

【図４】本発明に係わる測量機に使用する回路の一例を
示す図である。

【図５】本発明に係わる測量機に使用する回路の他の例
を示す図である。

【図６】図５に示す回路の作用を説明するための図であ
る。

【図７】本発明に係わる測量機に使用する回路の他の例
を示す図である。

【図８】従来の測量機の光学系を示す図である。

【図９】図８に示す光学系を矢印Ｘ方向から見た図であ
る。

【符号の説明】 ２０…測量機本体 ２１…視準用光学系 ２４…懸垂光学部材 ２４ａ…反射面 ２４ｂ…検出反射面 ２６…発光素子 ２７…受光素子

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−141967（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136707（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−360113（ＪＰ，Ａ) 実公 平４−4177（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 5/00 G01C 15/00 G01C 1/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直線に対する測量機本体の傾きによる
   測量誤差を自動的に補正するための補正用反射面を有し
   かつ前記測量機本体の傾きに応じて前後左右に揺動する
   ように該測量機本体内に懸垂された懸垂光学反射部材を
   備えた測量機において、 前記懸垂光学反射部材の面であってかつ補正用反射面以
   外に形成された検出反射面と、該検出反射面に向けて光
   を出射するように前記検出反射面と相対して配置される
   発光素子と、前記発光素子から出射されて前記検出反射
   面で反射された光を受光できる位置に配置されて前記測
   量機本体の傾きの大きさに応じて変化する反射光の光量
   を検出する受光素子と、前記受光素子の受光光量の変化
   に基づいて、基準レベルと前記受光光量とを比較するこ
   とにより傾きによる測量誤差の補正をすることのできる
   限界を超えたと判断する判断部とを有することを特徴と
   する測量機。
2. 【請求項２】 前記判断回路の判断結果に基づいて、警
   報を発生させ又は測量機本体の作動を停止させることを
   特徴とする請求項１に記載の測量機。
3. 【請求項３】 視準用光学系の合焦ツマミの動きを検出
   して、その検出出力により前記発光素子を発光させる検
   出部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載の測量機。
4. 【請求項４】 視準用光学系の接眼レンズへの測定者の
   目の近接を検出して、その検出出力により前記発光素子
   を発光させる検出部を有することを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の測量機。