JPH07198383A - 測量機 - Google Patents

測量機

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JPH07198383A
JPH07198383A JP5349733A JP34973393A JPH07198383A JP H07198383 A JPH07198383 A JP H07198383A JP 5349733 A JP5349733 A JP 5349733A JP 34973393 A JP34973393 A JP 34973393A JP H07198383 A JPH07198383 A JP H07198383A
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恒夫 佐々木
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】測量機に於いて、望遠鏡の光軸とターゲット中
心との合致を自動的に行える様にし、測量者の個人差を
解消すると共に合致作業の簡略化と時間短縮を図る。 【構成】測量機の望遠鏡からの像が結像される固体撮像
素子４と、ターゲットに向かって点滅光を発する発光部
６を有し、前記固体撮像素子の発光部の点灯状態、消灯
状態それぞれの映像信号の差から固体撮像素子上のター
ゲット中心位置を検出する様構成し、或は更に垂直軸
心、水平軸心の少なくとも一方の軸心を中心に回転可能
な望遠鏡と、望遠鏡の角度を検出する角度検出器と、前
記固体撮像素子からの映像信号を記憶する記憶器とを有
し、前記角度検出器により点灯状態、消灯状態それぞれ
の映像信号を取込んだ際の角度変位を求め、点灯状態、
消灯状態それぞれの映像信号を角度変位が相殺される様
シフトして両映像信号の差を求め、該両映像信号の差か
らターゲット中心位置を検出する様構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は測量機、特にターゲット
中心と測量機望遠鏡の光軸とを正確に、且容易に合わせ
得る様にした測量機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】距離測定、水平角、高低角の測量を行う
場合、先ず測量機の望遠鏡の光軸とターゲット中心とを
合致させる。又、この合わせ作業の精度が前記距離測
定、水平角、高低角測定に影響する。
【０００３】従来、測量機の望遠鏡の光軸とターゲット
中心とを合致させる場合、測量者が望遠鏡により視準
し、望遠鏡の高低角調整機構、水平方向調整機構をそれ
ぞれ調整し、望遠鏡レチクルを前記測定ターゲットに合
致させていた。更に測量者が合致したと判断した位置で
距離角度を電子的に読取り、その値を表示器に表示させ
ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の方法で
あると、測量者により合致精度が異なり測量者の個人差
が生じる。更に同じ測量者でも、測量ごとの調整におけ
る合致精度にはバラツキが生じる。更に又、ターゲット
が遠距離となるとターゲット中心の判別が難しくなると
いう問題があった。又、高低角調整機構、水平方向調整
機構の調整にはそれぞれロック装置の解除、ロック、更
に微動調整の操作を繰返し行う必要があり、操作が複雑
で多大の時間を要していた。
【０００５】本発明は斯かる実情に鑑み、望遠鏡の光軸
とターゲット中心との合致を自動的に行える様にし、測
量者の個人差を解消すると共に合致作業の簡略化と時間
短縮を図ろうとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、測量機の望遠
鏡からの像が結像される固体撮像素子と、ターゲットに
向かって点滅光を発する発光部を有し、前記固体撮像素
子の発光部の点灯状態、消灯状態それぞれの映像信号の
差から固体撮像素子上のターゲット中心位置を検出する
様構成したことを特徴とし、或は垂直軸心、水平軸心の
少なくとも一方の軸心を中心に回転可能な望遠鏡と、該
望遠鏡からの像が結像される固体撮像素子と、望遠鏡の
角度を検出する角度検出器と、前記望遠鏡からターゲッ
トに向かって点滅光を発する発光部と、前記固体撮像素
子からの映像信号を記憶する記憶器とを有し、前記角度
検出器により点灯状態、消灯状態それぞれの映像信号を
取込んだ際の角度変位を求め、点灯状態、消灯状態それ
ぞれの映像信号を角度変位が相殺される様シフトして両
映像信号の差を求め、該両映像信号の差からターゲット
中心位置を検出する様構成したことを特徴とするもので
ある。
【０００７】
【作用】発光部が点灯している状態での映像信号には、
発光部の光がターゲットで反射された発光部の反射光が
含まれており、発光部が消灯している状態ではターゲッ
トからの反射光が含まれていない。従って、固体撮像素
子から出力される発光部の点灯状態、消灯状態それぞれ
の映像信号の差を求めると映像信号としてはターゲット
からの反射光だけとなり、該反射光の位置を画像上求め
ることで固体撮像素子上のターゲット中心位置を検出で
きる。更に、この検出結果を利用して望遠鏡の光軸Ｏと
ターゲットの中心位置との偏差を求めることとができ、
更にこの偏差を利用して望遠鏡の光軸Ｏとターゲット中
心位置とを合致させることができる。或は、点灯状態、
消灯状態それぞれの映像信号を取込んだ際の角度変位を
相殺する様シフトすることで、測量機の望遠鏡が動いて
いた時でも測量機が静止したと等価な２つの映像信号が
を求められ、更に発光部が点灯している状態での映像信
号には、発光部の光がターゲットで反射された発光部の
反射光が含まれており、発光部が消灯している状態では
ターゲットからの反射光が含まれていない。従って、シ
フトした後の固体撮像素子の発光部の点灯状態、消灯状
態それぞれの映像信号の差を求めると映像信号として
は、測量機を静止させた状態でのターゲットからの反射
光だけとなり、該反射光の位置を画像上求めることで固
体撮像素子上のターゲット中心位置を検出することがで
き、更にこの検出結果を利用して望遠鏡の光軸Ｏとター
ゲットの中心位置との偏差を求めることとができ、更に
この偏差を利用して望遠鏡の光軸Ｏとターゲット中心位
置とを合致させることができる。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。
【０００９】図１は本実施例の要部を示しており、望遠
鏡の光軸Ｏ上に対物レンズ１、赤外光を殆ど反射するダ
イクロイックミラー２、集光レンズ３、ＣＣＤ等の固体
撮像素子４を配設する。前記ダイクロイックミラー２と
対峙した位置に３角ミラー５を配設し、該３角ミラー５
を挾み対峙した一方の位置に変調光、例えば近赤外光の
変調光を点滅して発する発光部６、集光レンズ７、又他
方の位置に受光素子８、集光レンズ９を配設する。
【００１０】以下、作動を説明する。
【００１１】前記発光部６より発せられた往路光は、前
記３角ミラー５、ダイクロイックミラー２で反射され、
前記対物レンズ１を通って、図示しないターゲットプリ
ズムに射出される。該ターゲットプリズムで反射された
復路光は、前記射出される光と同一の行路を通って前記
ダイクロイックミラー２に到達し、該ダイクロイックミ
ラー２で大半が反射され、更に前記３角ミラー５で前記
受光素子８側に反射される。前記３角ミラー５で反射さ
れた前記復路光は集光レンズ９を経て受光素子８に集光
される。又、復路光の一部は前記ダイクロイックミラー
２を透過して前記集光レンズ３を経て前記固体撮像素子
４上に投影される。
【００１２】前記往路光の光波と復路光の光波との位相
差より距離が測定される。
【００１３】又、前記固体撮像素子４には前記対物レン
ズ１より入射した可視光が、前記ダイクロイックミラー
２を透過し、集光レンズ３により集光されて前記固体撮
像素子４上に結像される。結像された像は図２（Ａ）に
示す様に、液晶モニタ、ＣＲＴ等の表示装置に表示され
る。
【００１４】図２（Ａ）は三脚１０上に設置されたター
ゲットプリズム１１を含む周囲の画像を示しており、前
記発光部６が発光している場合は、可視光の他にターゲ
ットプリズム１１からの復路光の像が重複して得られ
る。従って、前記発光部６を点灯している場合と、発光
部６を消灯している場合との画像の差を求めると、図２
（Ｂ）に示す様なターゲットプリズム１１からの該ター
ゲットプリズム１１と略同一サイズの反射光（復路光）
１２のみの画像が得られる。
【００１５】画面の中心が前記光軸Ｏと一致した点であ
るとし、画像から前記復路光１２の水平方向の偏差Ｈ、
垂直方向の偏差Ｖを容易に演算することができ、望遠鏡
の光軸を水平方向にＨ、垂直方向にＶだけそれぞれ移動
することで望遠鏡の光軸を前記ターゲットプリズム１１
に合致させることができる。
【００１６】次に図４により、測量制御部について説明
する。
【００１７】前記光軸Ｏの所要位置に電子シャッタ１５
を設け、前記対物レンズ１より入射した光は該電子シャ
ッタ１５を通して前記固体撮像素子４に結像される。該
固体撮像素子４にはＡ／Ｄ変換器１６、表示器２２が接
続され、前記Ａ／Ｄ変換器１６には第１記憶器１７、第
２記憶器１８が接続され、又該第１記憶器１７、第２記
憶器１８には減算回路１９、第３記憶器２０が順次接続
されている。
【００１８】前記電子シャッタ１５、第１記憶器１７、
第２記憶器１８、減算回路１９、第３記憶器２０、表示
器２２に演算器２１が接続され、更に該演算器２１には
測距用回路２３、高低用駆動制御器２４、水平用駆動制
御器２６が接続され、前記高低用駆動制御器２４により
高低用モータ２５が駆動され、前記水平用駆動制御器２
６により水平用モータ２７が駆動される様になってい
る。更に、望遠鏡の光軸Ｏの高低角を測定する高低用エ
ンコーダ２８、水平角を測定する水平用エンコーダ２９
がそれぞれ設けられ、前記高低用エンコーダ２８、水平
用エンコーダ２９からの信号は前記演算器２１に入力さ
れる様になっている。
【００１９】以下、作動を説明する。
【００２０】前記測距用回路２３は前記発光部６、受光
素子８を含み、前記往路光の光波と復路光の光波との位
相差より距離を演算する様になっており、該演算結果は
前記演算器２１を介して前記表示器２２に表示される。
【００２１】又、前記対物レンズ１より入射した光は、
前記固体撮像素子４に結像され、該固体撮像素子４で光
電変換される。固体撮像素子４からの映像信号は前記Ａ
／Ｄ変換器１６でデジタル信号に変換された後、測距用
回路２３の前記発光部６の点滅タイミングに同期した前
記演算器２１からの同期信号により、前記発光部６が点
灯した状態の映像信号が前記第１記憶器１７に記憶さ
れ、前記発光部６が消灯した状態の映像信号が前記第２
記憶器１８に記憶される。
【００２２】前記減算回路１９は前記第１記憶器１７と
前記第２記憶器１８との映像信号の差を演算し、演算差
結果を前記第３記憶器２０に入力する。該第３記憶器２
０に記憶された映像信号は図２（Ｂ）に示した画像デー
タであり、前記演算器２１は該画像データに基づき、前
記復路光１２の中心と前記光軸Ｏとの前記水平方向の偏
差Ｈ、垂直方向の偏差Ｖを演算する。
【００２３】図３に示される様に、前記固体撮像素子４
がレンズの焦点距離ｆの位置に配置され、前記固体撮像
素子４に入射する復路光１２の角度がθとすると固体撮
像素子４上の光軸Ｏからの偏差ｘはｆ tanθであり、偏
差ｘを求めることで修正に要する望遠鏡の回転角は一義
的に決定される。従って、ターゲットプリズム１１迄の
距離ｌa ，ｌb ，ｌc ，の大小に拘らず画像上の前記水
平方向の偏差Ｈ、垂直方向の偏差Ｖを演算することで修
正すべき望遠鏡の水平角度、高低角度が求められる。
【００２４】水平方向の偏差Ｈ、垂直方向の偏差Ｖが演
算されると、前記演算器２１は前記高低用駆動制御器２
４、水平用駆動制御器２６を介して前記高低用モータ２
５、水平用モータ２７を駆動して、前記復路光１２の中
心を前記光軸Ｏに合致させる。
【００２５】以上は測量機本体が静止している状態での
前記発光部６を点灯している場合と発光部６を消灯して
いる場合との画像の差を求めターゲットプリズム１１か
らの復路光１２の画像を得たが、測量機本体が回動して
いる場合にも前記発光部６を点灯している場合と発光部
６を消灯している場合との画像の差よりターゲットプリ
ズム１１からの復路光１２の画像を得ることが可能であ
る。以下説明する。
【００２６】測量機の画像上での動く早さは、前記高低
用エンコーダ２８、水平用エンコーダ２９からのパルス
信号を基に前記演算器２１が演算する。従って、該演算
した画像上での動く早さでもぶれないシャッタスピード
を前記演算器２１が演算し、該シャッタスピードとなる
様前記電子シャッタ１５の速度を制御駆動する。
【００２７】更に前記電子シャッタ１５を前記発光部６
の点灯タイミングと同期させて駆動し、前記発光部６が
点灯した状態の映像信号を取込み前記第１記憶器１７に
記憶し、前記発光部６が消灯した状態の映像信号を取込
み前記第２記憶器１８に記憶する。
【００２８】この時の画像の状態を図２（Ｃ）で説明す
る。但し、ここでは測量機は鉛直軸回りにのみ回転する
ものとする。図２（Ｃ）で実線はターゲットプリズムを
望遠鏡視準軸に合わせるため測量機が動いている状態
で、且発光部６が発光している状態である。次に、発光
部６を消灯し画像を取込んだ場合は測量機の回転によ
り、破線で示す画像となる。この様に取込んだ２画像に
はズレ量Ｘが生じる。従って、このまま２画像の差を求
めたのでは、ターゲットプリズム１１の像がＸだけズ
レ、ターゲットプリズム１１の像に関する差画像が得ら
れない。
【００２９】そこで、２画像のズレ量Ｘを求め、該ズレ
量Ｘが相殺される様前記２画像のいずれか一方の画像を
シフトし重合わせ、２画像の差を求める。ここで、前記
ズレ量Ｘは前記第１記憶器１７に記憶された画像と前記
第２記憶器１８に記憶された画像との間の、映像信号を
取込んだ時期の時間差Δｔに発せられる前記水平用エン
コーダ２９の発するパルス数をカウントすることで望遠
鏡の回転角度即ちズレ量Ｘが容易に求められる。
【００３０】一方の画像をシフトし２画像を重合わせた
後の処理は、前記した測量機が回転しない場合と同様で
あるので説明は省略する。
【００３１】而して、測量者の人為的作業なく光軸Ｏと
ターゲットプリズム１１との中心を合致させることがで
きる。更に、光軸Ｏとターゲットプリズム１１との位置
合わせは固体撮像素子４の２次画面での位置合わせとな
るので、ターゲットプリズム１１と測量機との距離に関
係なく精度よく位置合わせが可能となる。
【００３２】更に、測量機が静止した状態でも回転した
状態でも同様に、測量者の人為的作業なく光軸Ｏとター
ゲットプリズム１１との中心を合致させることができ
る。
【００３３】又、プリズム中心が望遠鏡の光軸Ｏに一致
した時、測量機に組込まれたＬＥＤを発光させ、或は前
記表示器２２にメッセージを表示させる等により測量者
にプリズム中心が望遠鏡の光軸Ｏに一致したことを知ら
せる。
【００３４】更に、前記位置合わせ作動を間欠的に行う
ことで、測量者がターゲットプリズム１１を移動させた
場合にも、前記望遠鏡がターゲットプリズム１１を追跡
し、望遠鏡の視野からターゲットプリズム１１が外れる
ことがなく、作業は著しく簡単になる。
【００３５】尚、前記望遠鏡の光軸Ｏは通常望遠鏡光学
系内に置かれたレチクル線で示されるが、本実施例では
該レチクルを照明することで画像として求めることがで
きる。又、上記実施例では電子シャッタ１５を設けたが
前記演算器２１により第１記憶器１７、第２記憶器１８
に取込む映像信号を前記発光部６の点滅に合わせ厳密に
制限することで、前記電子シャッタ１５は省略すること
ができる。更に、前記発光部６の他に別途ターゲット位
置合わせ用に発光部を設け、該発光部を点滅させ該発光
部が点灯した状態と消灯した状態での差を求める様にし
てもよい。更に電子シャッタと放射出力の大きな発光部
を用い、同期した状態で電子シャッタの開放と発光部の
点灯を共に短時間にすることで、風景とターゲットプリ
ズム画像の強度差をより大きくすることも可能である。
更に又、上記実施例では記憶器を第１、第２、第３と３
組設けたが、１つの記憶器に第１、第２、第３の領域を
設定し、それぞれの領域を第１、第２、第３の記憶器と
して同様な作動をさせてもよい。又、望遠鏡は垂直軸
心、水平軸心のいずれか一方を中心に回転可能であって
もよい。更に、角度検出はエンコーダに限らず作動トラ
ンス等を用いた角度検出器であってもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、短時間
で自動的に且測量者の個人差を生じることなく正確にプ
リズム中心を望遠鏡の光軸Ｏに合致させることができ、
作業性、測定精度の向上を図り得、更に従来の光学系に
受光素子系を設ければよいだけの構成であるので構造が
簡単であり、従来の測量機にも容易に追加改良が可能で
ある等の種々の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の要部を示す説明図である。
【図２】該実施例の作動を説明する為の説明図である。
【図３】固体撮像素子上の偏差と該偏差に対応する角度
との関係を示す説明図である。
【図４】該実施例の制御ブロック図である。
【符号の説明】
１ 対物レンズ ４ 固体撮像素子 ６ 発光部 １５ 電子シャッタ １７ 第１記憶器 １８ 第２記憶器 １９ 減算回路 ２０ 第３記憶器 ２１ 演算器 ２４ 高低用駆動制御器 ２６ 水平用駆動制御器 ２８ 高低用エンコーダ ２９ 水平用エンコーダ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 測量機の望遠鏡からの像が結像される固
    体撮像素子と、ターゲットに向かって点滅光を発する発
    光部を有し、前記固体撮像素子の発光部の点灯状態、消
    灯状態それぞれの映像信号の差から固体撮像素子上のタ
    ーゲット中心位置を検出する様構成したことを特徴とす
    る測量機。
  2. 【請求項２】 垂直軸心、水平軸心の少なくとも一方の
    軸心を中心に回転可能な望遠鏡と、該望遠鏡からの像が
    結像される固体撮像素子と、望遠鏡の角度を検出する角
    度検出器と、ターゲットに向かって点滅光を発する発光
    部と、前記固体撮像素子からの映像信号を記憶する記憶
    器とを有し、前記角度検出器により点灯状態、消灯状態
    それぞれの映像信号を取込んだ際の角度変位を求め、点
    灯状態、消灯状態それぞれの映像信号を角度変位が相殺
    される様シフトして両映像信号の差を求め、該両映像信
    号の差からターゲット中心位置を検出する様構成したこ
    とを特徴とする測量機。
  3. 【請求項３】 固体撮像素子内に現れる望遠鏡の光軸と
    ターゲット中心位置との偏差を演算する演算器を具備し
    た請求項１又は２の測量機。
  4. 【請求項４】 画像信号を記憶する２つの記憶器を有
    し、該２つの記憶器の画像信号取込み時期を制御し、一
    方の記憶器には発光部点灯時の画像信号を、又他方の記
    憶器には発光部の消灯時の画像信号を取込む様にした請
    求項１又は２の測量機。
  5. 【請求項５】 望遠鏡を垂直軸心、水平軸心を中心にそ
    れぞれ独立して回動可能に支持すると共に前記両軸心に
    関して前記望遠鏡を回動させるモータを設け、演算器が
    演算した偏差を解消する様前記モータを駆動する請求項
    １又は２の測量機。
  6. 【請求項６】 望遠鏡の光軸とターゲット中心位置が合
    致した場合に、音、光等の情報を発する様構成した請求
    項５の測量機。
  7. 【請求項７】 電子シャッタを設け、該電子シャッタを
    通して画像を取込むよう構成した請求項１又は２の測量
    機。
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