JP4650939B2 - 光路自動補正機構 - Google Patents

Description

本発明は、測量機が若干傾いても測定可能とするための光路自動補正機構（コンペンセータ）に関し、さらに詳細には、光路自動補正機構の補正可能な範囲の限界を検出するものに関する。

測量機のコンペンセータとしては、図７に示されたようなものが知られている。このコンペンセータ１０は、測量機の視準望遠鏡における図示しない対物レンズと焦点板の間に設けられる。

このコンペンセータ１０は、枠体１５に４本の吊紐１６、１７によって補正振り子１３を台形状に吊り下げている。補正振り子１３の上面には鏡板１４が固定されており、対物レンズを通過した光は、プリズム１１、鏡板１４、プリズム１２で反射して、焦点板上に結像し、これを視準望遠鏡の接眼レンズで観測できるようになっている。このため、測量機は、若干傾斜しても、補正振り子１３が傾斜することによって、視準軸Ｌを常に水平に保って測定可能になっている（この原理の詳細については、下記非特許文献１等参照）。

ただし、現在のほとんどの測量機では、前記したように光路自動補正機構１０が補正可能な範囲の限界に達したことを知らせるようになっておらず、光路自動補正機構１０の補正可能な範囲が制限ストップになっているので、制限ストップ限界の状態を作業者は知ることができなかった（下記特許文献１、２参照）。

日本測量機器工業会、測量機器便覧、山海堂、２００３年７月２９日、Ｐ．９１〜９４ 特許第３４６２８１５号公報 特開平１１−１８３１６４号公報

現在のほとんど測量機では、前記したように光路自動補正機構１０が補正可能な範囲内か、補正可能な範囲限界に達して制限ストップ限界の状態になっているかどうかの補正状態が分からないので、測定値の信頼性に問題があった。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、測量機の光路自動補正機構において、従来のものに簡単な改造を施すだけで、光路自動補正機構が補正可能な範囲内か否かを判断して表示することにより、光路の補正状態を目視できるようにして、測定値の信頼性を高めることを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、補正振り子体から上方へ突設された制限ピンと、該制限ピンの揺動を規制する一対のストッパー部を設けた測量機の光路自動補正機構において、前記制限ピンの上方に配置した受光素子と、前記ストッパー部の制限ピンの先端部が当接する部分に開けられた貫通孔と、該貫通孔から光を出射するように前記貫通孔に固定された光源と、前記受光素子の出力に基づいて前記光路自動補正機構により自動補正可能な範囲内か否かを判断して表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記一対のストッパー部に設けられた両光源は互いに位相反転状態で点滅させられ、前記表示手段は前記受光素子の出力の位相に基づいて前記光路自動補正機構がどちらか側で補正可能な範囲の限界に達したことを表示することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記一対のストッパー部に設けられた両光源は、互いに異なる周波数で点滅させられ、前記表示手段は前記受光素子の出力の周波数に基づいて前記光路自動補正機構がどちらか側で補正可能な範囲の限界に達したことを表示することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、補正振り子体から上方へ突設された制限ピンと、該制限ピンの揺動を規制する一対のストッパー部を設けた測量機の光路自動補正機構において、
前記制限ピンの上方に配置した光源と、前記ストッパー部の制限ピンの先端部が当接する部分に開けられた貫通孔と、該貫通孔から入射する光を受光するように前記貫通孔に固定された受光素子と、該受光素子から出力を基づいて前記光路自動補正機構により自動補正可能な範囲内か否か及びどちら側で補正可能な範囲の限界に達したかを判断して表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１、２、３又４に係る発明において、前記表示手段がインジケータ表示をすることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１、２、３又４に係る発明において、前記表示手段が文字表示をすることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、光路自動補正機構が正常に働いていて自動補正可能な範囲内のときは、一対のストッパー部に設けられた両光源から出射された光は、それぞれ貫通孔を経て受光素子へ入射するが、制限ピンがストッパー部に当接して一方の貫通孔を塞ぐと、受光素子へ入射する光量が減少するので、受光素子の出力が小さくなり、光路自動補正機構が補正可能な範囲内か否かが分かる。これらのことは、表示手段への表示、例えば、インジケータ表示、警告のＬＥＤ表示、ディスプレイ上の表示、ビープ音での警告表示等で作業者が目視可能となる。これにより、測定値が信頼できるかどうか判定でき、信頼できない測定値を廃棄できるので、測定値の信頼性を上げることができる。また、従来の光路自動補正機構のストッパー部に貫通孔を設け、新たに光源と受光素子を備えるだけであるから、簡単な改造で済む。

請求項２に係る発明によれば、さらに、前記一対のストッパー部に設けられた両光源は、互いに位相反転状態で点滅させられるから、光源への供給電流と受光素子の出力との位相を比べると、どちらの光源からの光が制限ピンの先端部で遮断されたかが分かる。これにより、測量機がどちら側へ傾斜して、光路自動補正機構が補正可能な範囲の限界に達したかが分かる。このことは、表示器への表示、例えば、インジケータ表示、警告のＬＥＤ（前後一対のＬＥＤ）表示、ディスプレイ上の数値表示等で可能となる。これにより、作業者の整準作業が容易になって便利である。

請求項３に係る発明によれば、さらに、一対のストッパー部に設けられた各光源は、互いに異なる周波数で点滅されるから、受光素子の出力の周波数から、どちらの光源からの光が制限ピンの先端部で遮断されたかが分かる。これにより、測量機がどちら側へ傾斜して、光路自動補正機構が補正可能な範囲の限界に達したかが分かる。このことは、表示器への表示、例えば、インジケータ表示、警告のＬＥＤ（前後一対のＬＥＤ）表示、ディスプレイ上の数値表示等で可能となる。これにより、作業者の整準作業が容易になって便利である。

請求項４に係る発明によれば、光路自動補正機構が正常に働いているときは、光源から出射された光は、一対のストッパー部に設けられた貫通孔の両方を経て受光素子へ入射するが、制限ピンがストッパー部に当接して一方の貫通孔を塞ぐと、片側の受光素子へ光が入射しなくなるので、光路自動補正機構が補正可能な範囲内か、測量機がどちら側へ傾斜して光路自動補正機構が補正可能な範囲の限界に達したかが分かる。このことは、表示手段への表示、例えば、インジケータ表示、警告のＬＥＤ（前後一対のＬＥＤ）表示、ディスプレイ上の数値表示、ビープ音での警告表示等で可能となる。これにより、測定値が信頼できるかどうか判定でき、信頼できない測定値を廃棄できるうえ、作業者の整準作業も容易になって便利である。また、従来の光路自動補正機構のストッパー部に貫通孔を設け、新たに光源と受光素子を備えるだけであるから、従来のものに簡単な改造をするだけで済む。

請求項５に係る発明によれば、さらに、表示手段がインジケータ表示をするから、不慣れな作業者でも、光路自動補正機構が補正可能な範囲内か、補正可能な範囲の限界に達したかが一目で分かり、信頼できない測定値を確実に廃棄できるので、測定値の信頼性をいっそう高めることができる。

請求項６に係る発明によれば、さらに、表示手段が文字表示をするから、請求項５に係る発明と同様に、不慣れな作業者でも、光路自動補正機構が補正可能な範囲内か、補正可能な範囲の限界に達したかが一目で分かり、信頼できない測定値を確実に廃棄できるので、測定値の信頼性をいっそう高めることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の光路自動調整機構（以下、コンペンセータと記載する。）の一実施例を説明する。図１は、本発明の第１実施例に係るコンペンセータの要部の斜視図である。図２は、前記コンペンセータの要部の縦断面図である。図３は、前記コンペンセータを組み込んだ電子レベルのブロック図である。図４は、前記コンペンセータが補正可能な範囲の限界に達したことを検出する方法を説明する図である。図５は、前記コンペンセータが補正可能な範囲の限界に達したことを別の方法で検出する第２実施例を説明する図である。図６は、前記コンペンセータが補正可能な範囲の限界に達したことをさらに別の方法で検出する第３実施例を説明する図である。

本実施例のコンペンセータは、図７に示した従来のものと同じく、枠体に４本の吊紐によって台形に補正振り子を吊り下げ、補正振り子の上面には鏡板が固定されている。そして、図１及び図２に示したように、補正振り子からは上方に向けて制限ピン２２が突設されており、制限ピン２２の先端部２３は球形にされており、補正振り子が補正可能な範囲の限界まで振れたときには先端部２３がストッパー部材２４に設けられた一対のストッパー部２５のいずれかに当接するようになっている。

さらに、このコンペンセータにおいては、各ストッパー部２５には、制限ピン２２の先端部２３が当接する部分に貫通孔２８が設けられていて、貫通孔２８の外面側にＬＥＤ等の光源３０を貫通孔２８から光を出射するように取り付けるとともに、制限ピン２２の上方にホトダイオード等の受光素子３２をブラケット３１で支持して配置している。光源３０から出射された光が貫通孔２８だけから出るようにするために、光源３０の発光面３３は貫通孔２８に一致させる。そして、受光素子３２は、光源３０から出射された光を受光して電気信号を出力する。

前述のコンペンセータを組み込んだ電子レベルについて、図３に基づいて説明する。この電子レベルは、対物レンズ４０、合焦レンズ４２、焦点板４４、接眼レンズ４６からなる視準望遠鏡を備える。合焦レンズ４２と焦点板４４との間に、コンペンセータ４８とビームスプリッタ５０とが配置される。コンペンセータ４８に設けられた一対の光源３０は、マイコン５２により、ＬＥＤドライバ５４を介して点灯制御される。受光素子３２の出力は、アンプ５６、Ａ／Ｄ変換器５８を経てマイコン５２に入力される。マイコン５２は、測定値等を液晶ディスプレイ等の表示器６０に表示させる。

このマイコン５２及び表示器６０によって、コンペンセータが自動補正可能な範囲内か否か及びどちら側で補正可能な範囲の限界に達したかを判断して表示する表示手段が構成される。すなわち、光源３０の点灯を制御するとともに、受光素子３２の出力を記憶し、受光素子３２の出力に基づいて、コンペンセータが正常に動作中か、補正可能な範囲の限界に到達したか否か判断し、コンペンセータが補正可能な範囲の限界に到達したときは、液晶ディスプレイ等の表示器６０に、その旨を文字表示又はインジケータ表示（例えば、ストッパー部２５と制限ピン２２の先端部２３との接近量をグラフ的に表示するもの）をする。表示器６０での表示の代わりに、専用のインジケータによる表示又はＬＥＤ（発光ダイオード）の点滅による表示を用いてもよく、ビープ音での警告等を併用してもよい。

一方、測定点に置かれる標尺にはバーコードが描かれている。対物レンズ４０を通過した光は、ビームスプリッタ５０で分離され、ＣＣＤラインセンサ６２上に入射する。これで、ＣＣＤラインセンサ６２上には標尺の像が結像する。マイコン５２は、クロックドライバ６４からの信号に従って駆動回路６６を働かせてＣＣＤライセンサ６２の出力をアンプ６８、サンプルホールド回路７０を介してＲＡＭ７２に読み込んでいき、バーコードパターンを記憶する。マイコン５２は、ＲＡＭ７２に記憶したバーコードパターンと予めＲＯＭ７４に記憶しているバーコードパターンとを照合することにより、標尺を読んで測定値を表示器６０に表示する。

次に、コンペンセータ４８が補正可能な範囲の限界に到達したか否かを判断する方法について説明する。最も単純には、両光源３０を直流で点灯させる。コンペンセータが正常に作動しているときは、一対のストッパー部２５に設けられた両光源３０から出射された光は、それぞれ貫通孔２８を経て受光素子３２へ入射する。これに対して、制限ピン２２の先端部２３がストッパー部２５に当接して一方の貫通孔２８を塞ぐと、図４に示したように、貫通孔２８の両方が開いた正常時に比べて、受光素子３２へ入射する光量が減少するので、受光素子３２の出力が小さくなり、コンペンセータが補正可能な範囲の限界に到達したことを判定できる。勿論、光源３０は、交流で点滅するように点灯させてもよい。

本実施例によれば、コンペンセータが光路の補正可能な範囲内か、又は補正可能な範囲の限界に達したかが分かり、その傾き状態を表示器６０へ、例えば、インジケータ表示又は文字表示「前接近」「後接触」等で表示するので、現在の状態を目視で確認することができる。しかも、従来のコンペンセータのストッパー部２５に貫通孔２８を設け、新たに光源３０と受光素子３２を備えるだけであるから、簡単な改造で済む。さらに、従来の電子レベルでは、コンペンセータが制限ストップ限界の状態になるような吸い付き問題に対しては、今までにいろいろ提案されてはいるが、皆不充分であったのに対して、本実施例の電子レベルでは、表示器６０に例えばインジケータのように表示されるので、電子レベルを設置するとき、どの方向に吸い付いているのかが一目瞭然となるので、従来のように不用意に電子レベルを使用することを防止でき、この電子レベルを用いた測量の信頼性を高いものとできる。

次に図５に基づいて第２実施例を説明する。本実施例は、コンペンセータが補正可能な範囲の限界に達したことの検出方法を除いて、前記第１実施例と同じ構成を有する。本実施例では、一対の光源３０を矩形波で交互に点灯させ、かつ、一対の光源３０に供給する矩形波の位相を互いに反転させる（図５の（ａ）及び（ｂ）参照）。これにより、貫通孔２８の両方が開いている正常時には、常に受光素子３２へ光源３０のどちらからかの光が入射し、受光素子３２から直流出力が出る。しかし、制限ピン２２の先端部２３が一方のストッパー部２５に当接して、その貫通孔２８を塞いだときには、開いている貫通孔２８を通過した光だけが受光素子３２へ入射し、他方の光源３０が遮蔽されるので、受光素子３２の出力も矩形波となる（図５の（ｃ）参照）。ここで、受光素子３２の出力と光源３０へ供給した矩形波の位相を比べると、測量機がどちら側へ傾斜して、コンペンセータが補正可能な範囲の限界に達したかが分かる。傾斜方向を表示器６０又はその他の適宜表示器、例えば一対のＬＥＤを測量機本体の前後に配置したもので表示すると、作業者の整準作業も容易になって便利である。一対の発光ダイオードは、左右に並べて配置し、右側が前（または後）、左側が後（又は前）としてもよい。

次に図６に基づいて第３実施例を説明する。本実施例も、コンペンセータが補正可能な範囲の限界に達したことの検出方法を除いて、前記第１実施例と同じ構成を有する。本実施例では、図６に示したように、２つの光源３０の点滅する周波数を互いに変え、受光素子３２の出力をハイパスフィルタ３６とローパスフィルタ３８とで２つに分離する。これにより、どちらの光源３０からの光が遮断されたかが分かるので、測量機がどちら側へ傾斜しているのかが分かる。傾斜方向を表示器６０又はその他の適宜表示器、例えば一対のＬＥＤを測量機本体の前後に配置したもので表示すると、作業者の整準作業も容易になって便利である。

なお、本発明は前記実施例に限るわけではなく、種々の変形が可能である。たとえば、ストッパー部２５に設ける貫通孔２８は、光源３０からの光が受光素子３２へ届き易いように、ストッパー部２５に対して斜めに設けてもよい。

また、制限ピン２２の先端部２３は、球形にする必要はなく、平板状等でもよく、ストッパー部２５に当接したとき、貫通孔２８を通過する光を遮断できる形状であれば、どのような形状でもよい。

さらに、前記実施例の光源３０と受光素子３２の位置を入れ替えて、制限ピン２２の上方に光源３０を配置するとともに、ストッパー部２５の貫通孔２８から入射する光を受光するように貫通孔２８に受光素子３２を固定してもよい。この場合は、どちら側の受光素子３２の出力が無くなったかにより、測量機がどちら側へ傾斜して、コンペンセータが補正可能な範囲の限界に到達したかが簡単に分かる。もちろん、前記各実施例と同じ効果を奏する。

本発明の第１実施例に係るコンペンセータの要部の斜視図である。 前記コンペンセータの要部の縦断面図である。 前記コンペンセータを組み込んだ電子レベルのブロック図である。 前記コンペンセータが補正可能な限界に達したことを検出する方法を説明する図である。 本発明の第２実施例を説明する図である。 本発明の第３実施例を説明する図である。 従来のコンペンセータの縦断面図である。

符号の説明

２２ 制限ピン
２５ ストッパー部
２８ 貫通孔
３０ 光源
３２ 受光素子
５２ マイコン（表示手段）
６０ 表示器（表示手段）

Claims (6)

1. 補正振り子体から上方へ突設された制限ピンと、該制限ピンの揺動を規制する一対のストッパー部を設けた測量機の光路自動補正機構において、
   前記制限ピンの上方に配置した受光素子と、前記ストッパー部の制限ピンの先端部が当接する部分に開けられた貫通孔と、該貫通孔から光を出射するように前記貫通孔に固定された光源と、前記受光素子の出力に基づいて前記光路自動補正機構により自動補正可能な範囲内か否かを判断して表示する表示手段とを備えたことを特徴とする光路自動補正機構。
2. 前記一対のストッパー部に設けられた両光源は互いに位相反転状態で点滅させられ、前記表示手段は前記受光素子の出力の位相に基づいて前記光路自動補正機構がどちらか側で補正可能な範囲の限界に達したことを判断して表示することを特徴とする請求項１に記載の光路自動補正機構。
3. 前記一対のストッパー部に設けられた両光源は、互いに異なる周波数で点滅させられ、前記表示手段は前記受光素子の出力の周波数に基づいて前記光路自動補正機構がどちらか側で補正可能な範囲の限界に達したことを判断して表示することを特徴とする請求項１に記載の光路自動補正機構。
4. 補正振り子体から上方へ突設された制限ピンと、該制限ピンの揺動を規制する一対のストッパー部を設けた測量機の光路自動補正機構において、
   前記制限ピンの上方に配置した光源と、前記ストッパー部の制限ピンの先端部が当接する部分に開けられた貫通孔と、該貫通孔から入射する光を受光するように前記貫通孔に固定された受光素子と、該受光素子から出力を基づいて前記光路自動補正機構により自動補正可能な範囲内か否か及びどちら側で補正可能な範囲の限界に達したかを判断して表示する表示手段とを備えたことを特徴とする光路自動補正機構。
5. 前記表示手段は、インジケータ表示をすることを特徴とする請求項１、２、３又４に記載の光路自動補正機構。
6. 前記表示手段は、文字表示をすることを特徴とする請求項１、２、３又４に記載の光路自動補正機構。

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