JP4379848B2

JP4379848B2 - 測量機のガイド光装置

Info

Publication number: JP4379848B2
Application number: JP2000289975A
Authority: JP
Inventors: 満孝阿部
Original assignee: 株式会社ソキア・トプコン
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2020-09-25
Also published as: JP2002098529A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターゲット側の作業者を測量機の視準軸上へ誘導するためのガイド光を送光する測量機のガイド光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、杭打ち作業等において、ターゲット（反射鏡）を正確に目標点に設置するためには、まず、目標点付近にターゲットを仮設置し、測量機（測距測角儀等）によりターゲットと目標点と位置の差を求め、この差だけターゲットを移動させてターゲットを目標点に設置していた。ところで、測量機においては、ターゲットまでの距離測定に用いられる測距光は、赤外線であって非可視光線であるから、ターゲット側作業者が測距光の光束から外れて、距離測定が中断され、再度距離測定を初めからやり直す必要が起きるということもあった。
【０００３】
このようなことを防ぐため、図５及び図６に示したように、測量機の視準軸Ｘと鉛直方向で平行となる位置に設置され、視準軸Ｘと平行にガイド光を送光してターゲット側作業者を測距光の光束から外れないように誘導する測量機のガイド光装置が、本出願人により提案され、実用新案登録第２５８７８１０号公報に記載されている。このガイド光装置は、互いに異なる色の可視光を発光する２つの発光ダイオード１１、１２と、測量機の視準軸Ｘと平行な中心軸ｙを有する対物レンズ１４と、両発光ダイオード１１、１２から発光された光を対物レンズ１４の中心軸ｙを境に左右分離して混じり合わないように対物レンズ１４側へガイド光として反射する反射プリズム１３と、各発光ダイオードを夫々点灯状態または点滅状態にする駆動回路１５、１６と、両駆動回路１５、１６を制御するマイクロコンピュータ１７と、ターゲット２０までの距離を測定して距離データをマイクロコンピュータ１７へ送る受光部１８を備えている。
【０００４】
このため、対物レンズ１４から送光されるガイド光は、図６に示したように、中心軸ｙを境に、一方側Ｂでは緑、他方側Ｃでは赤というように、左右で異なる色のガイド光が送光される。
【０００５】
ここで、実用新案登録第２５８７８１０号公報に記載のガイド光装置によって、ターゲット側作業者が中心軸ｙ上まで誘導されることを図６を用いて説明する。まず、ガイド光装置を取り付けた測量機１０を、予め目標点Ｐの設定方向に向けておく。そして、ガイド光装置の発光ダイオード１１、１２を発光し、共に点滅の状態にする。ここで、タ−ゲット側作業者が、ガイド光の送光範囲外であるＡ領域またはＤ領域にいるときには、両方の色（赤と緑）のガイド光とも見ることができないので、明らかな方角のずれを知ることができる。この場合には、ターゲット側作業者は、目測で中心軸ｙ上へ移動して、ガイド光を確認する。そして、ターゲット側作業者が、Ｂ領域にいるときは、一方の色（緑）のガイド光のみを見ることができ、Ｃ領域にいるときは、他方の色（赤）のガイド光のみを見ることができる。このように、ターゲット側作業者は、一方の色のガイド光のみが見える場合には、他方の色のガイド光が見える方向へ移動し、両方の色のガイド光が見えたときに、中心軸ｙ上にいることを知ることができる。この状態では、両方の色のガイド光とも点滅している。
【０００６】
さらに、ターゲット側作業者を予め設定された目標点Ｐまで誘導する方法について説明する。中心軸ｙ上にいるターゲット側作業者がターゲット２０を配置すると、測量機側作業者は、測量機１０の望遠鏡を上下のみに振り、ターゲット２０を視準して距離測定を開始する。マイクロコンピュータ１７は、予め設定された目標点Ｐの位置を記憶しており、目標点Ｐの位置と受光部１８で得られたターゲット２０までの距離データとを比較して、両駆動回路１５、１６へ制御信号を送る。この場合、ターゲット２０の位置が目標点Ｐより近い場合は、一方の色（緑）のガイド光を点灯状態とし、他方の色（赤）のガイド光を点滅状態にし、逆にターゲットの位置が目標点Ｐより遠い場合には、一方の色（緑）のガイド光を点滅状態とし、他方の色（赤）のガイド光を点灯状態とする。こうして、ターゲット２０が目標点Ｐより遠いか近いかを、ターゲット側作業者に知らせることができるようになっているので、ターゲット側作業者は、左右両方の色が同時に見えるように注意しながら、目標点に向かって前後に移動する。そして、ターゲット２０が目標点Ｐに到達したとき、両方の色のガイド光がともに点灯状態になり、ターゲット側作業者にターゲット２０が予め設定された目標点Ｐにあることを知らせるようになっている。
【０００７】
この他にも、左右で異なる色のガイド光を送光するため、白色光源からの光を左右で異なる色を透過させるフィルタを用いて左右分離することや、互いに色が異なる光源を備えた左右独立した一対の光学系を用いることもあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実用新案登録第２５８７８１０号公報に記載されたようなものでは、発光ダイオード１１、１２からの光が反射プリズム１３の表面で反射されるときに、銀メッキした反射プリズム１３でも波長によっては１０％程度の光が吸収されて失われ、電池で動作する測量機では、光エネルギーの損失を無視できないという問題があった。反射プリズム１３の表面での光の吸収を防ぐためには、反射プリズム１３表面に多層膜を設けることも考えられるが、高価になってしまうという問題があった。また、２つの発光ダイオード１１、１２を中心軸ｙと直角方向に配置しているため、ガイド光装置が大型化してしまうという問題もあった。
【０００９】
さらに、白色光源からの光を左右で異なる色を透過させるフィルタを用いるものでは、使用する２色以外の色の光がすべて無駄になってしまうため、非常に多くのエネルギーを浪費するという問題があった。２つの光学系を用いるものでは、部品数が２倍になり、大型化しかつ高価になるという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明では、対物レンズの中心軸の両側で異なる色のガイド光を送光する測量機のガイド光装置において、前記中心軸に対して対称で近接して配置され、異なる色の光を発光する２つの光源と、該光源に面する側に「く」字形の谷が設けられ、前記対物レンズと前記２つの光源との間で前記谷の最深部が前記中心軸上に位置するように配置されたガイド光分離プリズムと、前記対物レンズとガイド光分離プリズムとの間にガイド光通過孔を有する遮光板を備え、前記２つの光源からの光を分離した。
請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記ガイド光分離プリズムは、２つの台形プリズムの夫々の平行面のうち小さいほうの平行面を磨り面状態として互いに当接させることによって構成した。
請求項３に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記ガイド光分離プリズムは、「く」字形の谷の最深部にトンネル効果を生じない程度の幅を有する小さな溝を設けた。
請求項４に係る発明では、請求項１、２または３に係る発明において、前記ガイド光分離プリズムの表面に反射防止膜を施した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施例について、図面により詳細に説明する。本実施例のガイド光装置の光学系を図１に示す。図１は、該光学系の平面図であり、中心軸ｙの上側を、発光ダイオード１１、１２側から見たときの右側として表わしている。本実施例では、ガイド光を左右分離するために、平面形が「く」字形の谷５のある形状をしたガイド光分離プリズム３を用いる。ガイド光分離プリズム３は、図２に示したような台形プリズム１、２を一対用い、夫々の平行な面のうち小さいほうの面６を、磨り面状態にして、図１に示したように単に当接させ、図示しないバネ等の押圧手段により両台形プリズム１、２の当接状態を維持するようにしている。このガイド光分離プリズム３は、表面にＡＲコート（反射防止膜）を施して、表面での反射を防止して、ほとんどの光が透過できるようにする。
【００１２】
そして、本実施例では、赤と緑のように異なる単色の可視光を発光する２つの光源、例えば発光ダイオード１１、１２を中心軸ｙに対して対称位置で近接して配置するとともに、対物レンズ１４と両発光ダイオード１１、１２との間で中心軸ｙ上にガイド光分離プリズム３を配置している。ここで、ガイド光分離プリズム３は、両発光ダイオード１１、１２に面する側に「く」字形の谷５を設け、この谷５の最深部が中心軸ｙ上にあり、平らな面４を対物レンズ１４側にし、かつ、対物レンズ１４の焦点が平らな面４上に位置するように配置されている。
【００１３】
また、対物レンズ１４とガイド光分離プリズム３の間には、各発光ダイオード１１、１２からの光が図示しない鏡筒内部に当たって乱反射することを防ぐために、中心軸ｙに略平行なガイド光のみを通過させる円形のガイド光通過孔２２を設けたリング状の遮光板２１が配置されている。
【００１４】
ここで、ガイド光分離プリズム３により、ガイド光を左右に分離できることを説明する。各発光ダイオード１１、１２から発光された光は、中心軸ｙを境にガイド光分離プリズム３への入射角が大きく変化する。このため、図１に示したように、左側の発光ダイオード１２から発光された光は、左側の台形プリズム２の中心軸ｙ付近を透過すると、中心軸ｙと略平行な方向へ屈折して、対物レンズ１４へ達し、外部へ出射する。一方、右側の台形プリズム１を透過すると、中心軸ｙから大きく外れた方向へ屈折し、対物レンズ１４に達しない。そして、大きく屈折した光は、ガイド光分離プリズム３と対物レンズ１４の間に設けられた遮光板２１に当たって遮蔽されるので、鏡筒内で乱反射を起こすことがない。
【００１５】
逆に、右側の発光ダイオード１１から発光された光は、右側の台形プリズム１の中心軸ｙ付近を透過すると、中心軸ｙと略平行な方向へ屈折して、対物レンズ１４に達し、外部へ出射する。一方、左側の台形プリズム２を透過すると、中心軸ｙから大きく外れた方向へ屈折し、対物レンズ１４に達しない。そして、大きく屈折した光は、ガイド光分離プリズム３と対物レンズ１４の間に設けられた遮光板２１に当たって遮蔽されるので、鏡筒内で乱反射を起こすことがない。
【００１６】
したがって、対物レンズ１４から中心軸ｙに沿って送光されたガイド光は、従来例と同じく図６に示したように、中心軸ｙの右側領域Ｂでは、一方の色（緑）のガイド光となり、中心軸ｙの左側領域Ｃでは他方の色（赤）のガイド光となり、ターゲット側作業者は、中心軸ｙ上でのみ両方の色（赤と緑）のガイド光を見ることができる。
【００１７】
ターゲット側作業者を中心軸ｙ上まで誘導し、さらに、２つの発光ダイオード１１、１２を点滅状態と点灯状態を切り替え制御して、ターゲット側作業者を目標点まで誘導する方法は、従来例と同じであるので説明を省略する。
【００１８】
本実施例では、２つの発光ダイオード１１、１２とガイド光分離プリズム３と対物レンズ１４が、略中心軸ｙ上に配置されているため、ガイド光装置を設けても測量機を大型化することがない。しかも、発光ダイオード１１、１２から発光された光は、ＡＲコートされたガイド光分離プリズム３を透過するときの損失がほとんどないため、発光ダイオード１１、１２の出力を小さくできるので、より小型の電池を使用して測量機の小型化を図るか、または電池寿命を長くすることができる。さらに、光の吸収を防止するために、従来例の反射プリズム１３の表面に多層膜を施すことに比べて、光の反射を防止するために、本実施例のガイド光分離プリズム３の表面にＡＲコートを施すことは安価である。
そして、両台形プリズム１、２は、磨り面状態で当接しているから、両者の間にトンネル効果が生じない程度の幅を有する非常に薄い空気層が存在し、このため、両台形プリズム１、２の境界に入射した光は全反射または散乱されてしまうため、両側のガイド光が混じり合うことが防止される。ところで、両台形プリズム１、２の境界付近に入射した光によっては、両側のガイド光がいくらか混じり合ってしまうが、両台形プリズム１、２の当接する部分の長さｄを極力短くすることにより、両ガイド光が混じり合う範囲を容易に問題ない程度に小さくできる。また、ガイド光分離プリズム３の平らな面４上に対物レンズ１４の焦点を置いているから、中心軸ｙを境に左右ガイド光が鮮明に分離するため、ターゲット側作業者は中心軸ｙ上にいることを判断し易くなっている。なお、両台形プリズム１、２を接着剤等で接着してしまうと、接着剤と両台形プリズム１、２との屈折率の差が小さいため、両台形プリズム１、２の境界に入射した光が全反射または散乱されにくくなり、左右のガイド光が混じり易くなるので、両台形プリズム１、２を接着することはあまり推奨できない。
【００１９】
ところで、ガイド光分離プリズム３は、前記実施例のように２つの台形プリズム１、２を用いることなく、図３に示したように、一面側に「く」字形の谷５を設けた一体のプラスチックのプリズムを用いてもよい。プラスチックのガイド光分離プリズム３の場合、谷５の最深部７は丸くなりやすく、この最深部７付近ではガイド光分離プリズム３からのガイド光の出射角が徐々に変化するので、この最深部７付近を透過したガイド光は、夫々反対側のガイド光と混じり合ってしまうこともある。
【００２０】
このように左右のガイド光が混じることを極力減らすためには、図４に示したように、谷５の最深部にトンネル効果が生じない程度の幅を有する小さな溝８を設ける。こうすると、小さな溝８に入射したガイド光は、全反射されるか、または、さらに中心軸ｙから大きく外れる方向へ屈折することになり、左右のガイド光が混じることを防止できる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、２つの光源とガイド光分離プリズムが、対物レンズの略中心軸上に配置されているため、ガイド光装置を設けても測量機を大型化することがない。
請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明と同じ効果を奏するうえ、さらに、ガイド光分離プリズムを構成する両台形プリズムの間の薄い空気層が、両台形プリズムの境界に入射した光を全反射又は散乱するため、両側のガイド光が混じり合うことが防止され、ターゲット側作業者が前記中心軸上にいることを判断し易くしている。
請求項３に係る発明によれば、請求項１に係る発明と同じ効果を奏するうえ、さらに、ガイド光分離プリズムの谷の最深部に設けた溝が、この溝付近に入射した光を全反射させるか、または、さらに前記中心軸から外れる方向へ屈折させるため、両側のガイド光が混じり合うことが防止され、ターゲット側作業者が前記中心軸上にいることを判断し易くしている。
請求項４に係る発明によれば、請求項１、２または３に係る発明と同じ効果を奏するうえ、さらに、光源から発光された光は、反射防止膜を施したガイド光分離プリズムをほとんど損失なく透過するため、光源の出力を小さくできるので、より小型の電池を使用して測量機の小型化を図るか、または電池寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の測量機のガイド光装置における光学系を示す図である。
【図２】同ガイド光装置に用いられるガイド光分離プリズムを構成する台形プリズムの斜視図である。
【図３】同ガイド光装置に用いられるガイド光分離プリズムの別の実施例を示す図である。
【図４】同ガイド光装置に用いられるガイド光分離プリズムのさらに別の実施例を示す図である。
【図５】従来の測量機のガイド光装置における光学系を示す図である。
【図６】従来の測量機のガイド光装置の働きを示す図である。
【符号の説明】
１，２台形プリズム
３ガイド光分離プリズム
５谷
８溝
１１、１２発光ダイオード（光源）
１４対物レンズ
２１遮光板
２２ガイド光通過孔
ｙ中心軸

Claims

対物レンズの中心軸の両側で異なる色のガイド光を送光する測量機のガイド光装置において、
前記中心軸に対して対称で近接して配置され、異なる色の光を発光する２つの光源と、
該光源に面する側に「く」字形の谷が設けられ、前記対物レンズと前記２つの光源との間で前記谷の最深部が前記中心軸上に位置するように配置されたガイド光分離プリズムと、
前記対物レンズと前記ガイド光分離プリズムとの間にガイド光通過孔を有する遮光板を備え、
前記２つの光源からの光を分離したことを特徴とする測量機のガイド光装置。
前記ガイド光分離プリズムは、２つの台形プリズムの夫々の平行面のうち小さいほうの平行面を磨り面状態として互いに当接させたことを特徴とする請求項１に記載の測量機のガイド光装置。
前記ガイド光分離プリズムは、「く」字形の谷の最深部にトンネル効果を生じない程度の幅を有する小さな溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載の測量機のガイド光装置。
前記ガイド光分離プリズムは、反射防止膜が施されたことを特徴とする請求項１、２または３に記載の測量機のガイド光装置。