JPH07229737A - 電子レベル及び電子レベル用標尺 - Google Patents

電子レベル及び電子レベル用標尺

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JPH07229737A
JPH07229737A JP15598392A JP15598392A JPH07229737A JP H07229737 A JPH07229737 A JP H07229737A JP 15598392 A JP15598392 A JP 15598392A JP 15598392 A JP15598392 A JP 15598392A JP H07229737 A JPH07229737 A JP H07229737A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 電子レベル用標尺に規則的な第1パターンが
形成された第1パターン部と、第1パターンと僅かに異
なる規則的ピッチで形成された第2パターン部とを形成
し、2つのパターンのずれ及びピッチを測定することに
より、視準高を算出する。 【構成】 本発明は対物レンズ部が、第1パターン及び
第2パターンの像を形成し、エリアセンサ部が、対物レ
ンズ部によって形成された第1パターン及び第2パター
ンの像を電気信号に変換し、エリアセンサ部で変換され
た第1パターンに対応する第1パターン信号と、第2パ
ターンに対応する第2パターン信号との偏差に基づき視
準高を求めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子レベルと、これに
使用する電子レベル用標尺に係わり、特に、電子レベル
用標尺に規則的な第1パターンが形成された第1パター
ン部と、この第1パターンと僅かに異なる規則的ピッチ
で形成された第2パターン部とを形成し、電子レベルに
より、これら2つのパターンのずれ及びピッチを測定す
ることにより、視準高を算出することのできる電子レベ
ルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から直接水準測量等を行う場合に
は、レベル(水準儀)と標尺が使用されていた。即ち、
測量者が、標尺の目盛りをレベルを使用して目視するこ
とにより視準高を測定していた。この古典的なレベルに
よる測量では、測量者による読み誤りが発生していた。
この読み誤りを解消するために、標尺の目盛り作業を電
子的に行う電子レベルが開発された。この電子レベルは
例えば、標尺側から所定信号を包含させた光を発光さ
せ、この光を電子レベル側で受光して識別し、標尺の目
盛りを読み取る様に構成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像処
理技術が進歩した今日では、標尺に不規則パターンを形
成し、距離に応じて倍率が変化する標尺の不規則パター
ンを画像処理することにより、アブソリュート式に標尺
の目盛りを電子測定することも可能であるが、膨大な処
理時間を必要とし、実用性に乏しいという問題点があっ
た。従って不規則パターンが形成された標尺を使用し、
アブソリュート式に膨大な画像信号処理を行うことな
く、簡易な信号処理により、電子的に標尺の目盛りを読
み取ることのできる電子レベルの出現が強く望まれてい
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、測定を行う際に鉛直方向に配置さ
れ、規則的な第1パターンが形成された第1パターン部
と、この第1パターンと僅かに異なる規則的ピッチで形
成された第2パターン部とから構成された電子レベル用
標尺を使用して測定を行う電子レベルであって、前記第
1パターン及び前記第2パターンの像を形成するための
対物レンズ部と、この対物レンズ部によって形成された
前記第1パターン及び前記第2パターンの像を電気信号
に変換するためのエリアセンサ部と、このエリアセンサ
部で変換された前記第1パターンに対応する第1パター
ン信号と、前記第2パターンに対応する第2パターン信
号との偏差に基づき視準高を求めるための高さ算出部と
から構成されている。
【0005】また本発明の電子レベル用標尺は、測定を
行う際に鉛直方向に配置され、規則的な第1パターンが
形成された第1パターン部と、この第1パターンと僅か
に異なる規則的ピッチで形成された第2パターン部とか
ら構成されている。
【0006】
【作用】以上の様に構成された本発明は、規則的な第1
パターンが形成された第1パターン部を測定時に鉛直方
向に配置し、この第1パターンと僅かに異なる規則的ピ
ッチで形成された第2パターン部を測定時に鉛直方向に
配置する。そして対物レンズ部が、第1パターン及び第
2パターンの像を形成し、エリアセンサ部が、対物レン
ズ部によって形成された第1パターン及び第2パターン
の像を電気信号に変換し、高さ算出部が、エリアセンサ
部で変換された第1パターンに対応する第1パターン信
号と、第2パターンに対応する第2パターン信号との偏
差に基づき視準高を求めることができる。
【0007】また本発明の電子レベル用標尺は、規則的
な第1パターンが形成された第1パターン部を測定時に
鉛直方向に配置し、この第1パターンと僅かに異なる規
則的ピッチで形成された第2パターン部を測定時に鉛直
方向に配置する様になっている。
【0008】
【実施例】
【0009】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
【0010】図1〜図3に示す様に、本実施例の測量装
置は、電子レベル1と、電子レベル用標尺2とからなっ
ている。電子レベル1は、図3に示す様に整準装置10
0上に載置されており、図1に示す様に、対物レンズ部
11と、コンペンセータ12と、ビームスプリッタ13
と、接眼レンズ部14と、エリアセンサ15と、演算処
理手段16とから構成されている。
【0011】対物レンズ部11は、電子レベル用標尺2
のパターンの像を形成するためのものである。コンペン
セータ12は、電子レベル1の光軸が多少傾いても、視
準線を自動的に水平にするための自動補償機構であり、
水平光線を上下に変化させて結像させるものである。ビ
ームスプリッタ13は、光を接眼レンズ部14方向と、
エリアセンサ15方向に分割させるためのものである。
接眼レンズ部14は、測量者が、電子レベル用標尺2を
目視するためのものである。エリアセンサ15はエリア
センサ部に該当するもので、対物レンズ部によって形成
された電子レベル用標尺2のパターン像を電気信号に変
換するためのものである。本実施例ではCCDエリアセ
ンサが使用されている。このエリアセンサ15は、ホト
ダイオードを2次元的に配置したエリアイメージセンサ
であれば、何れのセンサを採用することができる。
【0012】演算処理手段16は、アンプ161と、サ
ンプルホールド162と、A/D変換器163と、RA
M164と、クロックドライバ165と、マイクロコン
ピュータ166と、表示器167とから構成されてい
る。
【0013】アンプ161は、エリアセンサ15からの
電気信号を増幅するものであり、サンプルホールド16
2は、増幅された電気信号をクロックドライバ165か
らのタイミング信号でサンプルホールドするものであ
る。A/D変換器163は、サンプルホールドされた電
気信号をA/D変換するためのものである。そしてRA
M164は、A/D変換されたデジタル信号を記憶する
ためのものである。またマイクロコンピュータ166
は、各種演算処理を行うものである。ここでマイクロコ
ンピュータ166は、高さ算出部の機能をも有してお
り、エリアセンサ15で変換された第1パターンに対応
する第1パターン信号と、第2パターンに対応する第2
パターン信号との偏差に基づき視準高を求めることがで
きる。
【0014】そして表示器167は、マイクロコンピュ
ータ166で算出された視準高を表示するもので、液晶
表示等の表示手段を採用してもよく、更に、外部記憶手
段等に出力させる構成としてもよい。
【0015】次に電子レベル用標尺2は、図2に示す様
に、測定を行う際に鉛直方向に配置され、規則的な第1
パターンが形成された第1パターン部21と、測定を行
う際に鉛直方向に配置され、この第1パターンと僅かに
異なる規則的ピッチで形成された第2パターン部22と
から構成されている。
【0016】以上の様に構成された本測量装置の測定原
理を説明する。
【0017】まず、電子レベル1と電子レベル用標尺2
との距離を演算する方法を説明する。
【0018】本実施例の電子レベル用標尺2には、第1
パターン部21と、第1パターンと僅かに異なる規則的
ピッチで形成された第2パターン部22が形成されてい
るので、第1パターン部21又は第2パターン部22を
電子レベル1で読み取り、その波数を計測することによ
り、比例関係から、電子レベル1と電子レベル用標尺2
との概算距離を演算することができる。
【0019】次に、視準高Hの測定原理を説明する。
【0020】エリアセンサ15から出力された第1パタ
ーン部21と第2パターン部22に対応する電気信号
は、図4の様になる。図4(a)は、電子レベル1と電
子レベル用標尺2との距離が近距離の場合である。縦軸
は光量であるが、エリアセンサ15から出力された電気
信号に該当する。横軸は、エリアセンサ15のフレーム
メモリの画素に相当するものである。そして実線で描か
れた(α)が、第1パターン部21によるエリアセンサ
15の出力電気信号である。また点線で描かれた(β)
が、第2パターン部22によるエリアセンサ15の出力
電気信号である。そして、視準位置近傍の第1パターン
部21によるエリアセンサ15の出力信号(α)と、第
2パターン部22によるエリアセンサ15の出力電気信
号(β)の偏差を(デルタ)とする。更に第1パターン
部21と第2パターン部22とが、1ピッチずれる距離
を標尺長Lとすれば、第1パターン部21も第2パター
ン部22も規則的ピッチで形成されているので、概算視
準高H0は、
【0021】H0=(デルタ/P)L
【0022】と表すことができる。但し、Pはピッチで
ある。
【0023】更に偏差(デルタ)を求めたビットと、視
準軸上のビットとの距離をdとすれば、視準高Hは、
【0024】H=H0+d*m ここで、m=
(L/f) mは倍率
【0025】となる。
【0026】また図4(b)に示す様に、電子レベル1
と電子レベル用標尺2との距離が遠距離の場合である。
この場合には、視準位置近傍で第1パターン部21によ
るエリアセンサ15の出力信号(α)と、第2パターン
部22によるエリアセンサ15の出力電気信号(β)と
の偏差(デルタ)を複数前後同数計測し、その平均値で
ある(デルタ)m を演算し、この平均値を使用して視準
高Hを求める様にする。本実施例では、(デルタ)1
(デルタ)2、(デルタ)3 の3箇所の平均値を使用し
ているが、適宜の数の平均値を採用することができる。
【0027】以上の様に構成された本実施例の作用を図
5に基づいて説明する。
【0028】まず、ステップ1(以下、S1と略する)
で、被測定点に電子レベル用標尺2を設置し、電子レベ
ル1を起動させて測量を開始する。次にS2では、エリ
アセンサ15が、対物レンズ部11によって形成された
第1パターン部21と第2パターン部22の像を電気信
号に変換する。更にS3では、エリアセンサ15から取
り込まれた電気信号をA/D変換し、S4で、変換され
たディジタル信号をRAM164に記憶させる。更にS
5では、エリアセンサ15から取り込まれた電気信号の
内、第1パターンに対応する第1パターン信号を抽出
し、S6では、エリアセンサ15から取り込まれた電気
信号の内、第2パターンに対応する第2パターン信号を
抽出する。そしてS7では波数により、電子レベル1と
電子レベル用標尺2との概算距離を演算する様になって
いる。
【0029】更にS8では、S7で算出された概略距離
が、所定距離以下であるか否かを判断する。なおS7で
概算距離を演算することなく、S8では波数を基準に距
離判断を行うことも可能である。そしてS8で、概略距
離が所定距離以下であり近距離と判断された場合には、
S9に進み、マイクロコンピュータ166が、視準位置
近傍の第1パターン部21によるエリアセンサ15の出
力信号(α)と、第2パターン部22によるエリアセン
サ15の出力電気信号(β)との偏差(デルタ)を求め
る。
【0030】次にS10では、第1パターン信号又は第
2パターン信号のパターンピッチPを求め、S11で
は、
【0031】H0=(デルタ/P)L
【0032】を演算して、概算視準高H0 を求める。更
にS12では、S11で求めた概算視準高H0 を利用し
て、
【0033】H=H0+d*m
【0034】を演算し、視準軸上のビット位置の視準高
Hを求め、表示器167に表示する。更にS13に進
み、S13では測定終了か否かを判断し、測定終了の場
合にはS14に進んで測量を終了する。なおS13で、
測定を終了しない場合には、S2に戻って測量を繰り返
す様になっている。
【0035】なおS8で、S7で算出された概略距離
が、所定距離を越えて遠距離と判断された場合には、S
15に進み、マイクロコンピュータ166が視準位置近
傍で、第1パターン部21によるエリアセンサ15の出
力信号(α)と、第2パターン部22によるエリアセン
サ15の出力電気信号(β)との偏差(デルタ)を複数
前後同数計測する。更にS16では、S15で計測され
た複数の偏差(デルタ)の平均値を演算する。この平均
値が視準軸近傍の平均偏差となる。更にS17では、第
1パターン信号又は第2パターン信号のパターンピッチ
Pを複数計測し、S18で、S17で求めた複数のパタ
ーンピッチPの平均値を演算する。そしてS11に進ん
で、複数の偏差(デルタ)の平均値及び複数のパターン
ピッチPの平均値を使用して、概算視準高H0 を求める
ことができる。そして近距離測定の場合と同様に、S1
2で、視準軸上のビット位置の視準高Hを求めることが
できる。
【0036】なお本実施例は、距離データ及び視準高デ
ータを電気的に出力できるので、データレコーダ等を使
用して作業の能率化を図ることができる。
【0037】またエリアセンサ15の出力信号をNTS
C信号とすることも可能であり、この場合には、電子レ
ベル1をテレビカメラとして使用することができる。
【0038】
【効果】以上の様に構成された本発明は、測定を行う際
に鉛直方向に配置され、規則的な第1パターンが形成さ
れた第1パターン部と、この第1パターンと僅かに異な
る規則的ピッチで形成された第2パターン部とから構成
された電子レベル用標尺を使用して測定を行う電子レベ
ルであって、前記第1パターン及び前記第2パターンの
像を形成するための対物レンズ部と、この対物レンズ部
によって形成された前記第1パターン及び前記第2パタ
ーンの像を電気信号に変換するためのエリアセンサ部
と、このエリアセンサ部で変換された前記第1パターン
に対応する第1パターン信号と、前記第2パターンに対
応する第2パターン信号との偏差に基づき視準高を求め
るための高さ算出部とから構成されているので、読み取
りミスもなく、高速処理が行えるので、水準測量を行う
時間の短縮化を図ることができるという卓越した効果が
ある。
【0039】更に本発明は、特に複雑な画像処理や信号
処理を行っていないので、高速かつ安価に視準高を求め
ることができるという効果がある。
【0040】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の電子レベル1の構成を示す図
である。
【図2】本実施例の電子レベル用標尺2を説明する図で
ある。
【図3】本実施例の電子レベル1の外観を示す斜視図で
ある。
【図4】本実施例のエリアセンサ15の出力信号を説明
する図である。
【図5】本実施例の作用を説明する図である。
【符号の説明】
1 電子レベル 11 対物レンズ 12 コンペンセータ 13 ビームスプリッタ 14 接眼レンズ部14 15 エリアセンサ 16 演算処理手段 2 電子レベル用標尺 21 第1パターン部 22 第2パターン部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年2月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の電子レベル1の構成を示す図
である。
【図2】本実施例の電子レベル用標尺2を説明する図で
ある。
【図3】本実施例の電子レベル1の外観を示す斜視図で
ある。
【図4(a)】本実施例のエリアセンサ15の出力信号
を説明する図である。
【図4(b)】本実施例のエリアセンサ15の出力信号
を説明する図である。
【図5】本実施例の作用を説明する図である。
【符号の説明】 1 電子レベル 11 対物レンズ 12 コンペンセータ 13 ビームスプリッタ 14 接眼レンズ部 15 エリアセンサ 16 演算処理手段 2 電子レベル用標尺 21 第1パターン部 22 第2パターン部
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【図1】
【図2】
【図4(a)】
【図4(b)】
【図5】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定を行う際に鉛直方向に配置され、規
    則的な第1パターンが形成された第1パターン部と、こ
    の第1パターンと僅かに異なる規則的ピッチで形成され
    た第2パターン部とから構成された電子レベル用標尺を
    使用して測定を行う電子レベルであって、前記第1パタ
    ーン及び前記第2パターンの像を形成するための対物レ
    ンズ部と、この対物レンズ部によって形成された前記第
    1パターン及び前記第2パターンの像を電気信号に変換
    するためのエリアセンサ部と、このエリアセンサ部で変
    換された前記第1パターンに対応する第1パターン信号
    と、前記第2パターンに対応する第2パターン信号との
    偏差に基づき視準高を求めるための高さ算出部とから構
    成されている電子レベル。
  2. 【請求項2】 測定を行う際に鉛直方向に配置され、規
    則的な第1パターンが形成された第1パターン部と、こ
    の第1パターンと僅かに異なる規則的ピッチで形成され
    た第2パターン部とから構成された電子レベル用標尺。
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