JPH06307854A - 自動追尾式測量機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 追尾の対象物と測量機本体との距離が相対的
に大きくなった場合に追尾精度が低下するのを防止でき
る自動追尾式測量機を提供することを目的とする。 【構成】 本発明に係わる自動追尾式測量機は、対象物
２に走査光を照射し、対象物２により反射された走査光
を受光して対象物２の位置を検出し、その検出結果に基
づき演算を行うことにより追尾データを求めて対象物に
測量機本体８を自動追尾させ、対象物２までの距離を演
算するＣＰＵと、対象物２までの距離に応じて対象物２
までの距離が近い場合に較べて遠い場合には距離が近い
場合の探索面積ＴＨに探索面積ＴＨが近づくようにかつ
対象物２までの距離が遠い場合に較べて近い場合には距
離が遠い場合の探索面積ＴＨに探索面積ＴＨが近づくよ
うに対象物２の反射面積ＨＭと探索面積ＴＨとの割合を
演算して走査光の走査範囲を制御するＣＰＵとを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、対象物に走査光を照射
し、この対象物により反射された走査光を受光してその
対象物の位置を検出し、その検出結果に基づき演算を行
うことにより追尾データを求めてその対象物に測量機本
体を自動追尾させる自動追尾式測量機の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、プリズム等の対象物に走査光
を照射し、この対象物により反射された走査光を受光し
てその対象物の位置を検出し、その検出結果に基づき演
算を行うことにより追尾データを求めてその対象物に測
量機本体を自動追尾させる自動追尾式測量機が知られて
いる。この自動追尾式測量機は、基盤部と、この基盤部
に取り付けられて水平方向に回動される托架部と、この
托架部に取り付けられて水平軸を中心に回動される測量
機本体としての鏡筒部とを備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の自動
追尾式測量機では、図１に示すように、走査光の走査範
囲α、βが一定であるので、その自動追尾式測量機の測
量機本体１００と追尾の対象物２００との距離が小さい
場合には、その探索面積Ｓ１が測量機本体１００と対象
物２００との間の距離が遠い場合の探索面積Ｓ２に較べ
て狭く、これに対して、対象物２００の走査光の反射面
積Ｓ´は測量機本体１００と対象物２００との間の距離
のいかんに拘らず同じである。従って、測量機本体１０
０と対象物２００との距離が小さい場合には、対象物２
００の反射面積Ｓ´が探索面積Ｓ１に対して占有する割
合及び対象物２００からの反射光量が対象物２００以外
の物体３００からの反射光の光量よりも大きいが、測量
機本体１００と対象物２００との間の距離が大きい場合
には、対象物２００の反射面積が探索面積Ｓ２に対して
占有する割合が小さくなると共にその対象物２００から
の反射光量も弱くなる。これに加えて、対象物２００以
外の物体３００から対象物２００とほぼ同等以上の光量
を有する反射光が測量機本体１００に入射する機会も多
くなる。このため、測量機本体１００と対象物２００と
の距離が小さい場合には、対象物２００以外の物体３０
０を追尾する可能性はあまりないが、測量機本体１００
と対象物２００との距離が大きい場合には、対象物２０
０の反射面積Ｓ´が探索面積Ｓ２に対して占有する割合
が相対的に小さくなりかつその反射光量が弱くなるの
に、対象物２００以外の物体３００から対象物２００か
らの反射光量とほぼ同等又はそれ以上の光量を有する反
射光が受光される機会が多くなるので、対象物２００以
外の物体３００が追尾される可能性が高くなり、追尾精
度が低下するおそれがある。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的は、追尾の対象物と測量機本体との距離
が相対的に大きくなった場合に追尾精度が低下するのを
防止できる自動追尾式測量機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる自動追尾
式測量機は、上記の課題を解決するため、対象物に走査
光を照射し、該対象物により反射された走査光を受光し
て前記対象物の位置を検出し、その検出結果に基づき演
算を行うことにより追尾データを求めて前記対象物に測
量機本体を自動追尾させる自動追尾式測量機において、
前記対象物までの距離を演算する演算手段と、前記対象
物までの距離に応じて該対象物までの距離が近い場合に
較べて遠い場合には該距離が近い場合の探索面積に探索
面積が近づくようにかつ前記対象物までの距離が遠い場
合に較べて近い場合には該距離が遠い場合の探索面積に
探索面積が近づくように前記対象物の反射面積と前記探
索面積との割合を演算して前記走査光の走査範囲を制御
する制御手段とを有する。

【０００６】

【作用】本発明に係わる自動追尾式測量機によれば、演
算手段が対象物までの距離を演算する。制御手段は対象
物までの距離に応じて対象物までの距離が近い場合に較
べて遠い場合には距離が近い場合の探索面積に探索面積
が近づくようにかつ対象物までの距離が遠い場合に較べ
て近い場合には距離が遠い場合の探索面積に探索面積が
近づくように対象物の反射面積と探索面積との割合を演
算して走査光の走査範囲を制御する。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明に係わる自動追尾式測量機の
実施例を図面を参照しつつ説明する。

【０００８】図２において、１は測量台、２は測点に設
置の対象物としてのコーナーキューブである。この測量
台１には自動追尾式測量機３が設置されている。この自
動追尾式測量機３は、基盤４、架台部５、托架部６を図
３に拡大して示すように有する。架台部５は図４に示す
ように基盤４に対して矢印Ａで示す水平面方向に回転さ
れる。架台部５は托架部６を有する。托架部６には垂直
方向回動軸７が設けられ、垂直方向回動軸７には測量機
本体としての鏡筒部８が設けられている。鏡筒部８は架
台部５の回転により水平方向に回動されると共に垂直方
向回転軸７の回転により図２に矢印Ｂで示す垂直方向に
回転される。鏡筒部８には測距光学系９と走査光学系１
０とが設けられている。測距光学系９は図５に概略示す
ように投光部１１と受光部１２とを有する。投光部１１
は光源１３を有する。受光部１２は受光素子１４を有す
る。光源１３は赤外レーザー光束を出射する。その赤外
レーザー光束はビームスプリッタ１５のダイクロイック
ミラー１６により対物レンズ１７に向けて反射され、カ
バーガラス１８を介して鏡筒部８から平行光束として出
射される。赤外レーザー光束はコーナーキューブ２によ
り反射され、カバーガラス１８を介して対物レンズ１７
に戻り、ビームスプリッタ１５のダイクロイックミラー
１９により反射され、受光素子１４に収束される。その
受光素子１４の受光出力は、図６に示す制御回路ＣＰＵ
の演算部に入力される。制御回路ＣＰＵはその受光素子
１４の受光出力に基づきコーナーキューブ２までの距離
を演算する。この測距光学系９は結像レンズ２０、レチ
クル板２１を有しており、可視光は、対物レンズ１７、
ダイクロイックミラー１６、１９を通過して結像レンズ
２０に至り、レチクル板２１に収束され、測定者は接眼
レンズ２２を介してコーナーキューブ２を含めて測点箇
所を視認できる。走査光学系１０は図７に示すようにレ
ーザーダイオード２３、コリメーターレンズ２４、水平
方向偏向素子２５、垂直方向偏向素子２６、反射プリズ
ム２７、２８、２９、対物レンズ３０、カバーガラス１
８、反射プリズム３２、ノイズ光除去用フィルタ３３、
受光素子３４を有する。レーザーダイオード２３、コリ
メーターレンズ２４、水平方向偏向素子２５、垂直方向
偏向素子２６、反射プリズム２７、２８、２９は投光部
を大略構成している。対物レンズ３０、反射プリズム３
２、ノイズ光除去用フィルター３３、受光素子３４は受
光部を大略構成する。水平方向偏向素子２５、垂直方向
偏向素子２６は例えば音響光学素子からなる。

【０００９】レーザーダイオード２３は測距光学系９の
測距光の波長とは異なる波長の赤外レーザー光を出射す
る。その赤外レーザー光はコリメーターレンズ２４によ
って平行光束とされ、水平方向偏向素子２５に導かれ
る。この水平方向偏向素子２５は図８に示すように赤外
レーザー光を水平方向Ｈに偏向させる機能を有し、垂直
方向偏向素子２６は赤外レーザー光を垂直方向Ｖに偏向
させる機能を有する。赤外レーザー光はその水平方向偏
向素子２５、垂直方向偏向素子２６により水平方向、垂
直方向に偏向されて反射プリズム２７に導かれ、この反
射プリズム２７により反射され、反射プリズム２８、２
９を経由して対物レンズ３０に導かれる。対物レンズ３
０には貫通孔３５が対物レンズ３０の光軸と同軸に形成
されている。その反射プリズム２９により反射された赤
外レーザービームはその貫通孔３５を通って測量機本体
８の外部に出射され、この赤外レーザービームによって
コーナーキューブ２の探索走査が行われる。探索範囲内
にコーナーキューブ２があると、赤外レーザービームが
コーナーキューブ２により反射されて対物レンズ３０に
戻る。その赤外レーザービームはその対物レンズ３０に
より収束され、反射プリズム３２により反射され、ノイ
ズ光除去用フィルター３３を通過して受光素子３４に結
像され、ノイズ光除去用フィルター３３は赤外レーザー
ビームの波長と同一波長の光を透過させる機能を有す
る。

【００１０】制御回路ＣＰＵは、探索面積とコーナーキ
ューブ２の反射面積との比率を演算する機能を有する。
ここで、反射面積というときは、コーナキューブ２から
赤外レーザービームの反射光が戻る領域面積をいう。

【００１１】今、図９に示すように、水平方向に角度α
´で走査光としての赤外レーザービームを振らせ、垂直
方向に角度β´で走査光としての赤外レーザービームを
振らせることにした場合にコーナーキューブ２と測量機
本体８との距離が小さい場合（距離Ｌ１）の探索面積を
ＴＨ、コーナーキューブ２´と測量機本体８との距離が
大きい場合（距離Ｌ２）の探索面積をＴＨ´とする。ま
た、コーナーキューブ２、２´の反射面積をＨＭとす
る。

【００１２】制御回路ＣＰＵは、反射面積ＨＭ／（探索
面積ＴＨ又はＴＨ´）を演算し、赤外レーザービームの
走査範囲を制御して、測量機本体８とコーナーキューブ
２との距離が小さい（距離Ｌ１）に較べて測量機本体８
とコーナーキューブ２との距離が大きい（距離Ｌ２）と
きには、コーナーキューブ２以外の物体３００からの反
射光が測量機本体８に入射しないように探索面積ＴＨ´
を狭めてＴＨＳとし、対象物２と測量機本体８との距離
が小さい場合には探索面積ＴＨを広くする。これによ
り、測量機本体８とコーナーキューブ２との距離が大き
い（距離Ｌ２）ときに、対象物２以外の物体３００が追
尾対象として捕捉されることが回避され、追尾精度が劣
化するのを防止できる。

【００１３】また、ＣＰＵは距離に比例して定められた
最小探索面積ＴＨＬがメモリされており、ＣＰＵは演算
により求められた探索面積ＴＨ、ＴＨ´が予め距離に応
じて定められた最小探索面積ＴＨＬよりも小さくなると
きは、最小探索面積ＴＨＬを優先的に採用し、コーナキ
ューブ２が見失われるのを防止する。

【００１４】

【発明の効果】本発明に係わる自動追尾式測量機は、以
上説明したように構成したので、追尾の対象物と測量機
本体との距離が相対的に大きくなった場合に追尾精度が
低下するのを防止できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】測量機本体と対象物との距離が大きくなった場
合の追尾精度の劣化を説明するための図である。

【図２】本発明に係わる自動追尾式測量機の概略構成を
示す側面図である。

【図３】本発明に係わる自動追尾式測量機の概略構成を
示す斜視図である。

【図４】本発明に係わる自動追尾式測量機の概略構成を
示す平面図である。

【図５】本発明に係わる測距光学系の概略構成を示す光
学図である。

【図６】本発明に係わる測距光学系と走査光学系とＣＰ
Ｕとの関係を示すブロック図である。

【図７】本発明に係わる走査光学系の概略構成を示す光
学図である。

【図８】レーザービームの偏向状態を示す図である。

【図９】本発明に係わる自動追尾式測量機の作用を説明
するための図である。

【符号の説明】

２…コーナキューブ（対象物） ８…鏡筒部（測量機本体） ＣＰＵ…演算手段、制御手段 ＴＨ…探索面積 ＨＭ…反射面積

フロントページの続き (72)発明者 斎藤 政宏 東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプ コン内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物に走査光を照射し、該対象物によ
   り反射された走査光を受光して前記対象物の位置を検出
   し、その検出結果に基づき演算を行うことにより追尾デ
   ータを求めて前記対象物に測量機本体を自動追尾させる
   自動追尾式測量機において、 前記対象物までの距離を演算する演算手段と、前記対象
   物までの距離に応じて該対象物までの距離が近い場合に
   較べて遠い場合には該距離が近い場合の探索面積に探索
   面積が近づくようにかつ前記対象物までの距離が遠い場
   合に較べて近い場合には該距離が遠い場合の探索面積に
   探索面積が近づくように前記対象物の反射面積と前記探
   索面積との割合を演算して前記走査光の走査範囲を制御
   する制御手段と、を有することを特徴とする自動追尾式
   測量機。