JPH074959A - Staff for electronic level and electronic level - Google Patents

Staff for electronic level and electronic level

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JPH074959A
JPH074959A JP19169692A JP19169692A JPH074959A JP H074959 A JPH074959 A JP H074959A JP 19169692 A JP19169692 A JP 19169692A JP 19169692 A JP19169692 A JP 19169692A JP H074959 A JPH074959 A JP H074959A
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pattern
signal
electronic level
unit
reference signal
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薫 熊谷
Fumio Otomo
文夫 大友
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Abstract

PURPOSE:To eliminate a need for the operation of a mutual correlation or the like and to shorten the measuring time of the electronic level by a method wherein a first pattern and a second pattern whose pattern width cycle is different as well as, according to circumstances, a third pattern in an equal pattern width are arranged at equal intervals in a length-measuring direction. CONSTITUTION:An objective lens part 11 forms the pattern image of a staff for an electronic level, and a compensator 12 forms an image by performing an automatic compensation to make a collimation axis automatically horizontal even when the optical axis of the electronic level 1 is tilted a little. A beam splitter 13 divides light into the direction of the objective lens part 14 and the direction of a linear sensor 15. The linear sensor 15 corresponds to a pattern detection part, it changes the pattern image of the staff for the electronic level, which has been formed by the objective lens part 11 into an electric signal, and it inputs the electric signal to an operation and processing means 16. Then, a first pattern and a second pattern as well as a third pattern, according to circumstances, are arranged sequentially at equal intervals in a length-measuring direction, the first and second patterns are formed in such a way that their pattern width is at mutually different cycles, and the third pattern is formed in an equal pattern width.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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、電子的に高
低差を算出する電子レベルに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic level and an electronic level gauge used for the electronic level, and more particularly to an electronic level for electronically calculating a height difference.

【0002】[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
とにより高低差を測定していた。この古典的なレベルに
よる測量は、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。
2. Description of the Related Art Conventionally, when directly performing leveling or the like, a level (standard level) and a staff are used. That is,
The surveyor measured the height difference by visually observing the scale of the staff using the level. In this classical level survey, there was a reading error by the surveyor. In order to eliminate this misreading, an electronic level has been developed that electronically performs the graduation work of the staff. This electronic level emits light including a predetermined signal from the staff,
This light is received on the electronic level side for identification, and the scale of the staff is read.

【0003】[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、距離に応じて倍率が変化する
標尺の目盛りを画像処理することにより、電子的に標尺
の目盛りを読み取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、距離に応じて標尺の目盛りの倍率が変化して
も、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。
However, nowadays when the image processing technology has advanced, it is possible to electronically read the scale of the staff by image-processing the scale of the staff whose magnification changes according to the distance. However, there is a problem that it requires a huge amount of processing time and is not practical.
Therefore, even if the scale of the staff on the scale changes according to the distance, it has been strongly desired to provide an electronic level at which the scale of the staff can be electronically read by simple signal processing.

【0004】[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、等間隔で順次配列された第1のパタ
ーン、第2のパターン、場合によっては第3のパターン
を測長方向に有し、前記第1のパターンと前記第2のパ
ターンとは、互いに異なる周期のパータン幅で形成さ
れ、この第3のパターンは等パターン幅で形成されてい
ることを特徴としている。
The present invention has been devised in view of the above problems, and measures the first pattern, the second pattern, and in some cases the third pattern, which are sequentially arranged at equal intervals. In the direction, the first pattern and the second pattern are formed with pattern widths of different periods, and the third pattern is formed with an equal pattern width.

【0005】また本発明の電子レベルは、上記電子レベ
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のパターン、第2のパターン、場合によっては第
3のパターンを読み取るためのパターン検出部と、この
パターン検出部で検出された検出信号から基準信号を形
成するための基準信号形成部と、この基準信号形成部で
形成された基準信号と前記パターン検出部で検出された
検出信号とから、第1のパターン信号と第2のパターン
信号を形成するためのパターン信号形成部と、視準線付
近の第1のパターン信号と第2のパターン信号の位相か
ら高低差を算出するための算出部とから構成されてい
る。
Further, the electronic level of the present invention is an electronic level which is measured using the above-mentioned electronic level staff, and is for reading the first pattern, the second pattern, and in some cases the third pattern. Pattern detecting section, a reference signal forming section for forming a reference signal from the detection signal detected by the pattern detecting section, a reference signal formed by the reference signal forming section and the pattern detecting section. From the detection signal, a pattern signal forming unit for forming the first pattern signal and the second pattern signal, and the height difference is calculated from the phases of the first pattern signal and the second pattern signal near the collimation line. And a calculation unit for

【0006】更に本発明の電子レベルは、前記第1のパ
ターン、第2のパターンを読み取るためのパターン検出
部と、このパターン検出部で検出された検出信号の間隔
から基準信号を形成するための基準信号形成部と、この
基準信号に基づき電子レベル用標尺までの距離を測定す
る距離測定部と、この基準信号形成部で形成された基準
信号と前記パターン検出部で検出された検出信号とか
ら、第1のパターン信号と第2のパターン信号を形成す
るためのパターン信号形成部と、視準線付近の第1のパ
ターン信号と第2のパターン信号のパターン幅から、視
準線が含まれるパターンのブロック部を特定するための
ブロック検出部と、この特定されたブロックに基づき高
低差を算出するための算出部とから構成されている。
Further, the electronic level according to the present invention is used for forming a reference signal from a pattern detecting section for reading the first pattern and the second pattern and an interval between detection signals detected by the pattern detecting section. From the reference signal forming unit, the distance measuring unit that measures the distance to the electronic level rod based on the reference signal, the reference signal formed by the reference signal forming unit and the detection signal detected by the pattern detecting unit. , The pattern signal forming unit for forming the first pattern signal and the second pattern signal, and the pattern widths of the first pattern signal and the second pattern signal near the line of sight include the line of sight. It is composed of a block detection unit for specifying the block portion of the pattern and a calculation unit for calculating the height difference based on the specified block.

【0007】そして本発明の電子レベルは、電子レベル
用標尺までの距離が一定距離以下である場合には、前記
特定されたブロックに基づき高低差を算出し、前記電子
レベル用標尺までの距離が一定距離以上である場合に
は、視準線付近の第1のパターン信号と第2のパターン
信号の位相から高低差を算出する算出部を備えることも
できる。
In the electronic level according to the present invention, when the distance to the electronic level staff is less than a certain distance, the height difference is calculated based on the specified block, and the distance to the electronic level staff is calculated. When the distance is equal to or more than a certain distance, it is possible to include a calculation unit that calculates the height difference from the phases of the first pattern signal and the second pattern signal near the collimation line.

【0008】[0008]

【作用】以上の様に構成された本発明は、第1のパター
ン、第2のパターン、場合によっては第3のパターンを
測長方向に等間隔で順次配列し、第1のパターンと第2
のパターンとは、互いに異なる周期のパータン幅で形成
し、第3のパターンは等パターン幅に形成している。
According to the present invention constructed as described above, the first pattern, the second pattern, and in some cases, the third pattern are sequentially arranged at equal intervals in the length-measuring direction.
Pattern is formed with a pattern width of a cycle different from each other, and the third pattern is formed with an equal pattern width.

【0009】また本発明の電子レベルは、上記電子レベ
ル用標尺を使用して測定を行う電子レベルであり、パタ
ーン検出部が、第1のパターン、第2のパターン、第3
のパターンを読み取り、基準信号形成部が、パターン検
出部で検出された検出信号から基準信号を形成し、パタ
ーン信号形成部が、この基準信号形成部で形成された基
準信号とパターン検出部で検出された検出信号とから、
第1のパターン信号と第2のパターン信号を形成し、算
出部が、視準線付近の第1のパターン信号と第2のパタ
ーン信号の位相から高低差を算出する様になっている。
The electronic level of the present invention is an electronic level which is measured by using the above-mentioned electronic level staff, and the pattern detecting section includes a first pattern, a second pattern and a third pattern.
The pattern signal forming unit forms a reference signal from the detection signal detected by the pattern detecting unit, and the pattern signal forming unit detects the reference signal formed by the reference signal forming unit and the pattern detecting unit. From the detected signal
The first pattern signal and the second pattern signal are formed, and the calculating unit calculates the height difference from the phases of the first pattern signal and the second pattern signal near the collimation line.

【0010】更に本発明の電子レベルは、基準信号形成
部が、パターン検出部で検出された検出信号のパルス幅
から基準信号を形成し、ブロック検出部が、視準線付近
の第1のパターン信号と第2のパターン信号のパターン
幅から、視準線が含まれるパタンのブロック部を特定
し、算出部が、特定されたブロックに基づき高低差を算
出する様になっている。
Further, in the electronic level of the present invention, the reference signal forming unit forms the reference signal from the pulse width of the detection signal detected by the pattern detecting unit, and the block detecting unit outputs the first pattern near the collimation line. From the pattern width of the signal and the pattern width of the second pattern signal, the block portion of the pattern including the line of sight is specified, and the calculation unit calculates the height difference based on the specified block.

【0011】そして本発明の電子レベルは、算出部が、
電子レベル用標尺までの距離が一定距離以下である場合
には、特定されたブロックに基づき高低差を算出し、電
子レベル用標尺までの距離が一定距離以上である場合に
は、視準線付近の第1のパターン信号と第2のパターン
信号の位相から高低差を算出する様にすることもでき
る。
In the electronic level of the present invention, the calculation unit
If the distance to the electronic level staff is less than a certain distance, the height difference is calculated based on the specified block, and if the distance to the electronic level staff is more than a certain distance, near the collimation line. It is also possible to calculate the height difference from the phases of the first pattern signal and the second pattern signal.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

【0013】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0014】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、リニアセンサ15と、演算処
理手段16とから構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the surveying instrument of this embodiment comprises an electronic level 1 and an electronic level staff 2. The electronic level 1 is the leveling device 10 as shown in FIG.
0, as shown in FIG. 1, the objective lens unit 11, the compensator 12, and the beam splitter 13
The eyepiece lens unit 14, the linear sensor 15, and the arithmetic processing unit 16.

【0015】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、
リニアセンサ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。リニアセンサ15はパター
ン検出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リニア
センサが使用されている。このリニアセンサ15は、ホ
トダイオードを少なくとも1次元的に配置したリニアイ
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。
The objective lens section 11 is an electronic level staff 2
For forming an image of the pattern. The compensator 12 is an automatic compensation mechanism for automatically leveling the collimation line even if the optical axis of the electronic level 1 is slightly inclined,
The horizontal ray is changed vertically to form an image. The beam splitter 13 directs light to the eyepiece lens unit 14 direction,
It is for dividing in the direction of the linear sensor 15.
The eyepiece portion 14 is used by a surveyor to visually check the electronic level staff 2. The linear sensor 15 corresponds to a pattern detection unit and is for converting the pattern image of the electronic level rod 2 formed by the objective lens unit into an electric signal. In this embodiment, a CCD linear sensor is used. As the linear sensor 15, any sensor can be adopted as long as it is a linear image sensor in which photodiodes are arranged in at least one dimension.

【0016】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。
The arithmetic processing means 16 includes an amplifier 161, a sample hold 162, an A / D converter 163, and an RA.
It is composed of an M164, a clock driver 165, a microcomputer 166, and a display 167.

【0017】次に電子レベル用標尺2は、図2に示す様
に、第1のパターンAと第2のパターンBと第3のパタ
ーンRが等間隔(p)で繰り返し配置されている。即
ち、3種のパターンを1組として各ブロックが連続して
形成されており、最も左側に配置されたブロックを、0
ブロックと定義し、R(0)、A(0)、B(0)と記
載すれば、R(1)、A(1)、B(1)、R(2)、
A(2)、B(2)、・・・・・・・・と繰り返し配置
されている。なお、全てのパターンが等間隔pで繰り返
されているので、この間隔に対応した信号を基準信号と
する。
Next, in the electronic level staff 2, as shown in FIG. 2, a first pattern A, a second pattern B, and a third pattern R are repeatedly arranged at equal intervals (p). That is, each block is continuously formed with three types of patterns as one set, and the block arranged on the leftmost side is set to 0
If defined as a block and described as R (0), A (0), B (0), R (1), A (1), B (1), R (2),
A (2), B (2), ... Are repeatedly arranged. Since all patterns are repeated at equal intervals p, the signal corresponding to this interval is used as the reference signal.

【0018】本実施例では10mm間隔で設定されてい
るが、何れの間隔距離を採用することができる。また第
3のパターンRは、黒幅8mmで固定幅となっており、
第1のパターンAは、600mmで1周期となる様に黒
部分の幅を変調しており、第2のパターンBは、570
mmで1周期となる様に黒部分の幅を変調している。な
お、第1のパターンAと第2のパターンBとは、周期が
僅かに異なれば、何れの周期を採用することができる。
なお、第1のパターンA、第2のパターンB、の変調の
様子は、図2(b)の様になる。
In this embodiment, the interval is set to 10 mm, but any interval distance can be adopted. The third pattern R has a black width of 8 mm and a fixed width.
The first pattern A modulates the width of the black portion so that one cycle is 600 mm, and the second pattern B is 570.
The width of the black portion is modulated so that one period is in mm. The first pattern A and the second pattern B can adopt any cycle as long as the cycle is slightly different.
The modulation state of the first pattern A and the second pattern B is as shown in FIG.

【0019】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。
The measuring principle of the surveying instrument thus constructed will be described.

【0020】まず、電子レベル用標尺2の水平位置を求
める原理を説明する。
First, the principle of obtaining the horizontal position of the electronic level staff 2 will be described.

【0020】電子レベル用標尺2の第1のパターンA
は、600mmで1周期となる様に黒部分の幅を変調し
ているので、変調幅を0〜10mmとすれば、第1のパ
ターンの幅DAは、以下の式で与えられる。
First pattern A of the electronic level staff 2
, The width of the black portion is modulated so that one cycle is 600 mm. Therefore, if the modulation width is 0 to 10 mm, the width D A of the first pattern is given by the following equation.

【0021】 DA=5*(1+SIN(2*π*X/600−π/2))・・・第1式D A = 5 * (1 + SIN (2 * π * X / 600−π / 2)) ... Formula 1

【0022】となる。但し、X=(10mm、40m
m、70mm・・・・・・である)。
It becomes However, X = (10 mm, 40 m
m, 70 mm ...

【0023】同様に、電子レベル用標尺2の第2のパタ
ーンBは、570mmで1周期となる様に黒部分の幅を
変調しているので、第2のパターンの幅DBは、以下の
式で与えられる。
Similarly, since the second pattern B of the electronic level staff 2 modulates the width of the black portion so that one period is 570 mm, the width D B of the second pattern is as follows. Given by the formula.

【0024】 DB=5*(1+SIN(2*π*X/570+π/2))・・・第2式D B = 5 * (1 + SIN (2 * π * X / 570 + π / 2)) Second formula

【0025】となる。但し、X=(20mm、50m
m、80mm・・・・・・である)。
[0025] However, X = (20mm, 50m
m, 80 mm ...

【0026】なお第1式と第2式で、±π/2のオフセ
ットが加えられているが、これは信号処理において第1
のパターンAによる信号と、第2のパターンBによる信
号を分離し易くするためである。
An offset of ± π / 2 is added in the first and second equations, which is the first in the signal processing.
This is because it is easy to separate the signal according to the pattern A and the signal according to the second pattern B.

【0027】そして第1のパターンAと第2のパターン
Bとは、周期が僅かに異なっているため、両者の最小公
倍数である距離で同様のパターンが現れる。本実施例で
は600mmと570mmの最小公倍数である1140
0mmで同様のパターンが現れる。従って第1のパター
ンAによる信号と、第2のパターンBによる信号との位
相差は、0〜11400mmの範囲で0〜2πまで変化
することになる。
Since the first pattern A and the second pattern B have slightly different periods, similar patterns appear at the distance which is the least common multiple of them. In this embodiment, 1140, which is the least common multiple of 600 mm and 570 mm.
A similar pattern appears at 0 mm. Therefore, the phase difference between the signal according to the first pattern A and the signal according to the second pattern B changes from 0 to 2π in the range of 0 to 11400 mm.

【0028】即ち、水平位置における第1のパターンA
による信号の位相をφAとし、水平位置における第2の
パターンBによる信号の位相をφBとすれば、電子レベ
ル用標尺2における水平位置Hは、
That is, the first pattern A in the horizontal position
Assuming that the phase of the signal by Φ A is the phase of the signal by the second pattern B at the horizontal position is Φ B , the horizontal position H on the electronic level staff 2 is

【0029】 H=11400*((φB−φA−π)/(2π))mm ・・・・第3式H = 11400 * ((φ B −φ A −π) / (2π)) mm ...

【0030】となる。It becomes

【0031】次に、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。
Next, the electronic level 1 and the electronic level staff 2
A method of calculating the distance between and will be described.

【0032】上記電子レベル1で電子レベル用標尺2を
読み取り、フーリエ変換を施せば、図4のパワースペク
トルに示す様に、第1のパターンAの周期成分と、第2
のパターンBの周期成分と、第3のパターンRと第1の
パターンAと第2のパターンBの1組(1ブロック)と
した周期成分(基準信号の3倍の周期となる)と、基準
信号(パターンの等間隔ピッチ(p)に対応するもの)
の周期成分とが得られる。なおスペクトラム群は、電子
レベル1と電子レベル用標尺2との距離が小さくなる
と、低周波側に移動する。そしてスペクトル群で最も周
期の小さいものは、基準信号(パターンの等間隔ピッチ
(p)に対応するもの)である。この等間隔ピッチはp
に定められているので、レンズの結像公式により、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こと
ができる。
When the electronic level staff 2 is read at the electronic level 1 and subjected to Fourier transform, as shown in the power spectrum of FIG. 4, the periodic component of the first pattern A and the second
Of the pattern B, the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B as one set (one block) of the cycle component (three times the cycle of the reference signal) Signal (corresponding to the equally spaced pitch (p) of the pattern)
And the periodic component of The spectrum group moves to the lower frequency side when the distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 decreases. The reference signal (corresponding to the equally-spaced pitch (p) of the pattern) has the smallest period in the spectrum group. This equal pitch is p
Therefore, the distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 can be calculated by the image formation formula of the lens.

【0033】即ち図5に示す様に、電子レベル用標尺2
の等間隔ピッチpが、電子レベル1のレンズにより像w
となるので、レンズから電子レベル用標尺2までの距離
をL、レンズから像までの距離をdとすれば、
That is, as shown in FIG. 5, the electronic level rod 2
An evenly spaced pitch p of the image w
Therefore, if the distance from the lens to the electronic level staff 2 is L and the distance from the lens to the image is d,

【0034】L=d(p/w)となり、d≒fであるか
ら(fはレンズの焦点距離)
Since L = d (p / w) and d≈f (f is the focal length of the lens)

【0035】L=d(p/w)≒f(p/w)L = d (p / w) ≈f (p / w)

【0036】となる。更に電子レベル1のレンズによる
像wは、リニアセンサ15の1画素の長さをCとし、リ
ニアセンサ15で得られた等間隔ピッチpに相当する周
波数(サイクル)の一波長をkとすれば、w=Ckとな
る。従って、電子レベル1と電子レベル用標尺2との距
離Lは、
It becomes Further, if the image w by the lens of the electronic level 1 is C, the length of one pixel of the linear sensor 15 is C, and one wavelength of the frequency (cycle) corresponding to the equally-spaced pitch p obtained by the linear sensor 15 is k. , W = Ck. Therefore, the distance L between the electronic level 1 and the electronic level staff 2 is

【0036】 L=((f/C*k))*(p) ・・・・・第4式L = ((f / C * k)) * (p) (4th formula)

【0037】従って、電子レベル1と電子レベル用標尺
2との概略距離を求めることができる。
Therefore, the approximate distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 can be obtained.

【0038】次に水準高の測定原理を説明する。Next, the principle of measuring the high level will be described.

【0039】まず、遠距離測定の場合を説明する。First, the case of long-distance measurement will be described.

【0040】図6に示す様に、リニアセンサ15で得ら
れた信号をフーリエ変換すれば、等間隔ピッチpに相当
する信号を得ることができる。ここで、高速フーリエ変
換で求められた位相をθとし、水平位置に相当するリニ
アセンサ15のアドレス位置(第mビット目)の位相を
θmとすれば、
As shown in FIG. 6, if the signal obtained by the linear sensor 15 is Fourier-transformed, a signal corresponding to the equal pitch p can be obtained. Here, if the phase obtained by the fast Fourier transform is θ and the phase of the address position (m-th bit) of the linear sensor 15 corresponding to the horizontal position is θ m ,

【0041】 H1=(θm/360゜)*p ・・・・・第5式H 1 = (θ m / 360 °) * p ··· Formula 5

【0042】となる。即ち、等間隔ピッチp内を精密に
水平位置H1を測定することができる(精測定)。
It becomes That is, the horizontal position H 1 can be accurately measured within the equally-spaced pitch p (fine measurement).

【0043】また水平位置を求めるためには、電子レベ
ル用標尺2に形成された等間隔ピッチpのパターン開始
位置からの概略位置を求める必要がある。そこでリニア
センサ15の出力信号を、基準信号(等間隔ピッチpに
相当する信号)の前後半ピッチ分で積分する。更にこの
積分値を3つ毎に間引けば(プロダクト検波)、図7に
示す様に、第1のパターンAに相当する信号1と、第2
のパターンBに相当する信号2と、第3のパターンRに
相当する信号3とが得られる。しかしながら第3のパタ
ーンRは、幅が変調されていない上、第1のパターンA
と第2のパターンBの最大変調幅が10mmに対して、
第3のパターンRは8mmしかないので、第3のパター
ンRに相当する信号3は、積分値が略一定であり、信号
1や信号2に比較して約80%の値となる。
Further, in order to obtain the horizontal position, it is necessary to obtain an approximate position from the pattern start position of the equally-spaced pitch p formed on the electronic level staff 2. Therefore, the output signal of the linear sensor 15 is integrated by the front and rear half pitches of the reference signal (the signal corresponding to the equal pitch p). Further, if the integration value is thinned out every three (product detection), as shown in FIG. 7, the signal 1 corresponding to the first pattern A and the second
The signal 2 corresponding to the pattern B and the signal 3 corresponding to the third pattern R are obtained. However, the third pattern R is not modulated in width and the first pattern A
And the maximum modulation width of the second pattern B is 10 mm,
Since the third pattern R is only 8 mm, the signal 3 corresponding to the third pattern R has a substantially constant integral value, which is about 80% of the value of the signal 1 or the signal 2.

【0044】そして、第3のパターンRと、第1のパタ
ーンAと、第2のパターンBとは、定められた順番に繰
り返して配置されているので、間引かれた信号が、第3
のパターンR、第1のパターンA、第2のパターンBの
何れであるか、決定することができる。更にシェーディ
ング等の外乱光の影響を取り除くため、第3のパターン
Rに相当する信号を基準として、図8に示す様に、(A
−R)、(B−R)の信号を得る。
Since the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B are repeatedly arranged in a predetermined order, the thinned signal is the third pattern.
It is possible to determine which one of the pattern R, the first pattern A, and the second pattern B. Further, in order to remove the influence of ambient light such as shading, as shown in FIG. 8, using the signal corresponding to the third pattern R as a reference, (A
-R) and (BR) signals are obtained.

【0045】次に(A−R)、(B−R)の信号から、
水平位置に対応するリニアセンサ15のアドレス位置
(第mビット目)を含む、基準信号が含まれるR、(A
−R)、(B−R)の1組の信号を選択し、(A−R)
と(B−R)の位相を求めれば、電子レベル用標尺2の
何れの位置の、第1のパターンA、第2のパターンB、
第3のパターンRの組合せであるかを求めることができ
る。
Next, from the signals of (A-R) and (B-R),
R, (A including the reference signal, including the address position (m-th bit) of the linear sensor 15 corresponding to the horizontal position)
-R), a pair of signals of (BR) is selected, and (AR)
And the phase of (BR), the first pattern A, the second pattern B at any position of the electronic level staff 2
It is possible to determine whether the combination is the third pattern R.

【0046】ここで、(A−R)信号をAmとし、(B
−R)信号をBmとし、(A−R)信号の最大振幅の1
/2をWa、(B−R)信号の最大振幅の1/2をWb
とすれば、(A−R)と(B−R)の位相は、それぞ
れ、
Here, the (A-R) signal is set to Am, and (B
-R) signal is Bm, and the maximum amplitude of (A-R) signal is 1
/ 2 is Wa and (BR) is 1/2 of the maximum amplitude of the signal is Wb
Then, the phases of (A−R) and (B−R) are, respectively,

【0047】 φa=SIN-1(Am/Wa) ・・・・第6式Φ a = SIN −1 (Am / Wa) ··· Formula 6

【0048】 φb=SIN-1(Bm/Wb)−2*π(10/570) ・・・・第7式Φ b = SIN −1 (Bm / Wb) −2 * π (10/570) ... Formula 7

【0049】となる。第7式の端数部分は、第2のパタ
ーンBに相当する信号の位置が、第1のパターンAに相
当する信号より10mmずれているからである。
It becomes The reason for this is that the position of the signal corresponding to the second pattern B is displaced by 10 mm from the signal corresponding to the first pattern A in the fractional part of the seventh expression.

【0050】そして第6式と第7式を、第3式に代入す
れば、第1のパターンAに対応する信号の電子レベル用
標尺2における水平位置を求めることができる。また水
平位置を含む基準信号の所属が第3のパターンRであれ
ば、この水平位置に10mmを減じ、水平位置を含む基
準信号の所属が第2のパターンBであれば、この水平位
置に10mmを加えればよい。この結果、水平位置の概
略の水準高H2を得ることができる。(粗測定)
By substituting the sixth and seventh equations into the third equation, the horizontal position of the signal corresponding to the first pattern A on the electronic level rod 2 can be obtained. If the reference signal including the horizontal position belongs to the third pattern R, the horizontal position is reduced by 10 mm, and if the reference signal including the horizontal position belongs to the second pattern B, the horizontal position is 10 mm. Should be added. As a result, an approximate level height H 2 at the horizontal position can be obtained. (Rough measurement)

【0051】以上の様に水準高Hは、水平位置における
基準信号の位相を求め(精測定)、また、水平位置に相
当する基準信号が、電子レベル用標尺2のパターン開始
位置を基準に何れの位置にあるかを、第1のパターン
A、第2のパターンBの位相差より求め(粗測定)、こ
れら精測定H1と粗測定H2を桁合わせすることにより求
めることができる。
As described above, for the level H, the phase of the reference signal at the horizontal position is obtained (fine measurement), and the reference signal corresponding to the horizontal position is based on the pattern start position of the electronic level staff 2. It can be determined by determining from the phase difference between the first pattern A and the second pattern B (coarse measurement) and aligning the precise measurement H 1 and the coarse measurement H 2 with each other.

【0052】次に近距離測定の場合を説明する。Next, the case of short distance measurement will be described.

【0053】近距離測定の場合には、遠距離測定の様に
フーリエ変換を施した後、プロダクト検波を行って水準
高を求めるよりも、第1のパターンAと第2のパターン
Bと第3のパターンRの鮮明な画像が得られるため、直
接に信号幅を測定した方が高精度が期待できる。
In the case of short-distance measurement, the first pattern A, the second pattern B, and the third pattern B are used rather than the Fourier transform as in the long-distance measurement and then the product detection is performed to obtain the standard height. Since a clear image of the pattern R is obtained, higher accuracy can be expected by directly measuring the signal width.

【0054】まず図9に示す様に、リニアセンサ15の
出力の立ち上がり、立ち下がりエッジを求めるため出力
信号を微分する。これらのエッジにより、黒部分のエッ
ジ間の間隔を求めることができる。更に、黒部分の中心
に相当するビットを求める。このビットの間隔が、第1
のパターンA、第2のパターンB、第3のパターンRの
等間隔ピッチpである基準信号となる。
First, as shown in FIG. 9, the output signal is differentiated to obtain the rising and falling edges of the output of the linear sensor 15. From these edges, the interval between the edges of the black portion can be obtained. Further, the bit corresponding to the center of the black portion is obtained. This bit interval is the first
Of the pattern A, the second pattern B, and the third pattern R are equal reference pitches.

【0055】そして水平位置に相当するアドレス位置
(第mビット)の前後の基準信号の位置を求めると、基
準信号の幅は、電子レベル用標尺2上で10mmに相当
するため、前後の基準信号をそれぞれNf(第Nf ビッ
ト)、Nb(第Nbビット)とすれば、
Then, when the position of the reference signal before and after the address position (mth bit) corresponding to the horizontal position is obtained, the width of the reference signal corresponds to 10 mm on the electronic level staff 2, and therefore the reference signal before and after the reference signal. Are respectively N f (N f th bit) and N b (N b th bit),

【0056】 H1= ((m−Nf)/(Nb−Nf))*10 ・・・第8式H 1 = ((m−N f ) / (N b −N f )) * 10 ... Equation 8

【0057】となる。(精測定)It becomes (Precision measurement)

【0058】また、基準信号のスタート位置をNe、最
終位置をNs とし、個数をnとすれば、各基準信号の間
隔の平均は、
If the starting position of the reference signal is N e , the final position is N s , and the number is n, the average of the intervals of each reference signal is

【0059】k=(Ne−Ns)/nK = (N e −N s ) / n

【0060】となり、このkを第4式に代入すれば、電
子レベル1と電子レベル用標尺2との概略距離を求める
ことができる。
By substituting this k into the fourth equation, the approximate distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 can be obtained.

【0061】そして黒部分の幅を最初より3個毎に間引
き、一定幅である第3のパターンRを認識し、第3のパ
ターンR、第1のパターンA、第2のパターンBの順に
配置されていることから、第3のパターンR、第1のパ
ターンA、第2のパターンBの対応が決定される。
Then, the width of the black portion is thinned out every three pieces from the beginning, the third pattern R having a constant width is recognized, and the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B are arranged in this order. Therefore, the correspondence between the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B is determined.

【0062】更に水平位置に相当するリニアセンサ15
のアドレス位置(第mビット目)を含む基準信号が、第
3のパターンR、第1のパターンA、第2のパターンB
の何れに属するかを定めると共に、この何番目ブロック
に該当するかを決定する。即ち、R(n)、A(n)、
B(n)であれば、n番目のブロックということにな
る。
Further, the linear sensor 15 corresponding to the horizontal position
Signal including the address position (m-th bit) of the third pattern R, the first pattern A, the second pattern B
Which of the blocks the user belongs to is determined, and the number of the block to which this corresponds is determined. That is, R (n), A (n),
If it is B (n), it means that it is the nth block.

【0063】そして第1式から、From the first equation,

【0064】DA=5*(1+SIN(2*π*Xa/
600−π/2))
D A = 5 * (1 + SIN (2 * π * Xa /
600-π / 2))

【0065】但し、Xa=30*n+10However, Xa = 30 * n + 10

【0066】となるので、DAの値からnを求めること
ができる。
Therefore, n can be obtained from the value of D A.

【0067】従って、Therefore,

【0068】 n=(10/π)*(φa+(π/2))−(1/3) ・・・・第9式N = (10 / π) * (φ a + (π / 2)) − (1/3) ... Equation 9

【0069】φa=SIN-1((DA/5)−1)Φ a = SIN -1 ((D A / 5) -1)

【0070】となる。φaは、0〜2πの間で2つ存在
するが、nは整数である条件より1個のみに選択され
る。このブロック番号をnaとすれば、電子レベル用標
尺2上において、600mm周期(即ち20ブロック毎
に)存在するので、
It becomes There are two φ a in the range of 0 to 2π, and only one is selected according to the condition that n is an integer. If this block number is na, there are 600 mm periods (that is, every 20 blocks) on the electronic level staff 2,

【0071】n=20*d+naN = 20 * d + na

【0072】となる。但し、d=0、1、2、3・・・
・である。
It becomes However, d = 0, 1, 2, 3, ...
・ It is.

【0073】そして、このnを用いて第2のパターンB
の幅DBを求める。
Then, using this n, the second pattern B
The width D B of

【0074】X=30*n+20X = 30 * n + 20

【0075】として第2式に代入した後、DBを比較
し、一致した時のnが求めるブロック番号である。この
n、mが所属する第3のパターンR、第1のパターン
A、第2のパターンBの種類により、概略水準高H
2(粗測定)は、
After substituting into the second equation as, D B is compared, and when they match, n is the block number to be obtained. Depending on the types of the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B to which the n and m belong, the approximate level height H
2 (coarse measurement) is

【0076】第3のパターンRの場合には、H2=30
*n
In the case of the third pattern R, H 2 = 30
* N

【0077】第1のパターンAの場合には、H2=30
*n+10
In the case of the first pattern A, H 2 = 30
* N + 10

【0078】第2のパターンBの場合には H2=30
*n+20
In the case of the second pattern B, H 2 = 30
* N + 20

【0079】・・・・第10式・ ・ ・ Formula 10

【0080】となる。It becomes

【0081】なお1組のパターンのみの判断でなく、前
後数カ所の判断を行えば、パターンの汚れ等による誤り
率を低減化させることができる。
If not only one set of patterns is judged but also several positions before and after are judged, the error rate due to the contamination of the patterns can be reduced.

【0082】従って、第3のパターンR、第1のパター
ンA、第2のパターンBに相当する信号の黒部分の幅よ
り基準信号を求め、水平位置に相当するアドレス位置の
基準信号を定めることにより精測定を行い、第1のパタ
ーンA、第2のパターンBに相当する信号の位相差によ
り粗測定を行い、これら精測定H1と粗測定H2を桁合わ
せすることにより、水準高を求めることができる。
Therefore, the reference signal is obtained from the width of the black portion of the signal corresponding to the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B, and the reference signal at the address position corresponding to the horizontal position is determined. The precise measurement is performed by using the phase difference between the signals corresponding to the first pattern A and the second pattern B, and the precision measurement H 1 and the coarse measurement H 2 are aligned with each other to obtain a high level. You can ask.

【0083】以上において、変調された第1パターンA
及び第2パターンBに加え変調されていない第3パター
ンRを用いて変調されたパターン信号の区別を行う測定
方法について説明を行ったが、検出した2種類のパター
ンに相当する信号からそれぞれの波長を求めること等に
より、第1パターンAの信号と第2パターンBの信号と
の識別ができれば、第3パターンRを用いることなく測
定が行える。
In the above, the modulated first pattern A
The measurement method for distinguishing the pattern signal modulated by using the third pattern R that is not modulated in addition to the second pattern B and the second pattern B has been described. If the signal of the first pattern A and the signal of the second pattern B can be discriminated by determining, for example, then the measurement can be performed without using the third pattern R.

【0084】次に本実施例の電子レベル1に搭載された
演算処理手段16を詳細に説明する。アンプ161は、
リニアセンサ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162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RAM164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。
Next, the arithmetic processing means 16 mounted on the electronic level 1 of this embodiment will be described in detail. The amplifier 161 is
The electric signal from the linear sensor 15 is amplified, and the sample and hold 162 samples and holds the amplified electric signal with the timing signal from the clock driver 165. The A / D converter 163 is for A / D converting the sampled and held electric signal. The RAM 164 is for storing the A / D converted digital signal. Further, the microcomputer 166 performs various arithmetic processes.

【0085】ここでマイクロコンピュータ166が果た
す機能を図10に基づいて説明すると、演算処理手段1
6は、基準信号形成部1661と、パターン信号形成部
1662と、ブロック検出部1663と、算出部166
4とからなり、基準信号形成部1661は、リニアセン
サ15から得られた電気信号から、遠距離測定の場合に
は、高速フーリエ変換により等間隔ピッチpに相当する
基準信号を形成し、近距離測定の場合には、エリアセン
サ15の出力信号を微分し、立ち上がり、立ち下がりエ
ッジから基準信号を形成する。
The function of the microcomputer 166 will be described below with reference to FIG.
6 includes a reference signal forming unit 1661, a pattern signal forming unit 1662, a block detecting unit 1663, and a calculating unit 166.
4, the reference signal forming unit 1661 forms a reference signal corresponding to the equidistant pitch p by the fast Fourier transform from the electric signal obtained from the linear sensor 15 in the case of long distance measurement, and In the case of measurement, the output signal of the area sensor 15 is differentiated and the reference signal is formed from the rising and falling edges.

【0086】パターン信号形成部1662は、遠距離測
定の場合には、基準信号の前後半ピッチ分で積分し、こ
の積分値を3つ毎に間引く(プロダクト検波)ことによ
り、第1のパターン信号と第2のパターン信号を形成
し、近距離測定の場合には、間引き動作により、第1の
パターン信号と第2のパターン信号を形成する。
In the case of long-distance measurement, the pattern signal forming unit 1662 integrates the reference signal in the former and latter half pitches and thins out the integrated value every three (product detection) to obtain the first pattern signal. And the second pattern signal are formed, and in the case of short-distance measurement, the first pattern signal and the second pattern signal are formed by the thinning operation.

【0087】ブロック検出部1663は、近距離測定の
場合に、第1のパターンAの幅DA及び第2のパターン
Bの幅DBを比較することにより、水平位置に相当する
ブロックが何番目のブロックであるかを決定する。
[0087] block detection unit 1663, in the case of short distance measurement by comparing the width D B of the width D A and the second pattern B of the first pattern A, what number block corresponding to the horizontal position Determine if it is a block.

【0088】算出部1664は、遠距離測定の場合に
は、視準線付近の第1のパターン信号と第2のパターン
信号の位相から高低差を算出し、近距離測定の場合に
は、特定されたブロックに基づき高低差を算出する様に
なっている。
The calculation unit 1664 calculates the height difference from the phases of the first pattern signal and the second pattern signal in the vicinity of the collimation line in the case of long-distance measurement, and in the case of short-distance measurement, specifies The height difference is calculated based on the selected blocks.

【0089】なお演算処理手段16は、距離測定部に該
当する機能をも果たしており、第4式を演算して、電子
レベル1と電子レベル用標尺2との水平概略距離を計算
することができる。
The arithmetic processing means 16 also has a function corresponding to a distance measuring section, and can calculate the horizontal approximate distance between the electronic level 1 and the electronic level staff 2 by calculating the fourth equation. .

【0090】そして表示器167は、算出部1664で
算出された高低差を表示するもので、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。
The display unit 167 displays the height difference calculated by the calculation unit 1664. A display unit such as a liquid crystal display may be adopted, and the display unit 167 may be configured to output to an external storage unit or the like. .

【0091】以上の様に構成された本実施例の作用を図
11に基づいて説明する。
The operation of this embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.

【0092】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、リニ
アセンサ15が、対物レンズ部11によって形成された
電子レベル用標尺2の第3のパターンR、第1のパター
ンA、第2のパターンBの像を撮像し電気信号に変換す
る。更にS3では、リニアセンサ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S5では、リ
ニアセンサ15から取り込まれた電気信号に高速フーリ
エ変換(FFT)を施し、フーリエ変換する。なおFF
Tに限らず最大エントロピー法(MEM)等、スペクト
ルが得られる手法であれば何れの方法も採用できる。
First, step 1 (hereinafter abbreviated as S1)
Then, the electronic level staff 2 is installed at the measured point, the electronic level 1 is activated, and the surveying is started. Next, in S2, the linear sensor 15 captures the images of the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B of the electronic level staff 2 formed by the objective lens unit 11 and converts them into electric signals. To do. Further, in S3, the electric signal taken in from the linear sensor 15 is A / D converted, and in S4, the converted digital signal is stored in the RAM 164. Further, in S5, the electric signal taken in from the linear sensor 15 is subjected to fast Fourier transform (FFT) to perform Fourier transform. FF
Not limited to T, any method such as the maximum entropy method (MEM) can be adopted as long as the method can obtain a spectrum.

【0093】次にS6では、S5で得られたスペクトル
群で最も周期の小さいものを選択し、基準信号とする。
そしてS7では第4式を演算して、電子レベル1と電子
レベル用標尺2との水平概略距離を計算する。S8では
S7の演算結果により、近距離測定であるか、遠距離測
定であるかを判断する。本実施例では、10m以下を近
距離測定としているが、適宜変更することができる。S
8での判断が遠距離測定である場合にはS9に進み、S
9でリニアセンサ15の出力信号を、基準信号の前後半
ピッチ分で積分する。更にS10で、積分値を3つ毎に
間引びく(プロダクト検波)ことにより、第1のパター
ンAに相当する信号1と、第2のパターンBに相当する
信号2と、第3のパターンRに相当する信号3を抽出す
る。そしてS11では、第3のパターンRに相当する信
号3の積分値が略一定であり、信号1や信号2に比較し
て約80%の値となることと、各パターンの順番が一定
であることから、第1のパターンA、第2のパターン
B、第3のパターンRの何れであるか決定される。S1
2では第6式と第7式を演算し、φA、φBを求め、S1
3に進んで、S12の演算結果を第3式に代入して粗測
定H2を行うことができる。
Next, in S6, the spectrum group obtained in S5 having the smallest period is selected and used as the reference signal.
Then, in S7, the fourth formula is calculated to calculate the horizontal approximate distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2. In S8, it is determined whether the measurement is a short distance measurement or a long distance measurement based on the calculation result of S7. In this embodiment, the short distance measurement is 10 m or less, but it can be appropriately changed. S
If the determination in 8 is long-distance measurement, the process proceeds to S9 and S
At 9, the output signal of the linear sensor 15 is integrated by the front and rear half pitches of the reference signal. Further, in S10, the integration value is thinned out every three (product detection) to obtain a signal 1 corresponding to the first pattern A, a signal 2 corresponding to the second pattern B, and a third pattern R. The signal 3 corresponding to is extracted. Then, in S11, the integrated value of the signal 3 corresponding to the third pattern R is substantially constant, which is about 80% of the value of the signal 1 and the signal 2, and the order of each pattern is constant. Therefore, it is determined which one of the first pattern A, the second pattern B, and the third pattern R. S1
In 2, the equations 6 and 7 are calculated to find φ A and φ B , and S1
Proceeding to 3, the rough measurement H 2 can be performed by substituting the calculation result of S12 into the third expression.

【0094】なおS14で第5式を演算して精測定H1
を行った後、S15に進んで、精測定H1と粗測定H2
桁合わせして水準高Hを求め、測定終了か否かを判断す
る。
In step S14, the fifth formula is calculated to make a precise measurement H 1
After that, the process proceeds to S15, the precision measurement H 1 and the rough measurement H 2 are aligned with each other to obtain the level height H, and it is determined whether or not the measurement is completed.

【0095】次にS8の判断が近距離測定である場合に
は、S16に進み、リニアセンサ15の出力信号を微分
し、立ち上がり、立ち下がりエッジを検出する。次にS
17では、黒部分のエッジ間の間隔を求め、黒部分の中
心に相当するビットを決定する。S18では、S17で
得られた値から等間隔ピッチpである基準信号を形成す
る。
Next, when the determination in S8 is the short distance measurement, the process proceeds to S16, the output signal of the linear sensor 15 is differentiated, and the rising and falling edges are detected. Then S
In step 17, the interval between the edges of the black portion is obtained, and the bit corresponding to the center of the black portion is determined. In S18, a reference signal having a uniform pitch p is formed from the value obtained in S17.

【0096】そしてS19では、第8式を演算して精測
定H1を行い、S20では、黒部分の幅を最初より3個
毎に間引き、一定幅である第3のパターンRを認識す
る。更にS21では、各パターンの順は一定であること
から、第3のパターンR、第1のパターンA、第2のパ
ターンBの対応が決定される。
Then, in S19, the eighth formula is calculated to perform the precise measurement H 1 , and in S20, the width of the black portion is thinned out every three pieces from the beginning, and the third pattern R having a constant width is recognized. Further, in S21, since the order of each pattern is constant, the correspondence between the third pattern R, the first pattern A, and the second pattern B is determined.

【0097】またS22では、水平位置に相当する基準
信号が、何番目ブロックに該当するかを第9式等を使用
して決定し、S23では、第10式を演算して粗測定H
2を行う。そしてS15に進んで、精測定H1と粗測定H
2を桁合わせして水準高Hを求め、測定終了か否かを判
断する。S15で測定終了と判断した場合には、S24
に進み測定を終了し、S15で測定終了でないと判断し
た場合には、S2に戻る様に構成されている。
Further, in S22, it is determined using the formula 9 or the like which block the reference signal corresponding to the horizontal position corresponds to. In S23, the formula 10 is operated to calculate the rough measurement H.
Do 2 Then, in S15, the precise measurement H 1 and the rough measurement H
The level height H is calculated by aligning the digits of 2 and it is judged whether or not the measurement is completed. If it is determined in S15 that the measurement has ended, S24
When the measurement is completed in step S15 and the measurement is not completed in step S15, the process returns to step S2.

【0098】そしてS12では、S11で決定された鉛
直位置から高低差が演算され、演算値が表示器167に
表示される。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。
Then, in S12, the height difference is calculated from the vertical position determined in S11, and the calculated value is displayed on the display 167. Further, in S13, it is determined whether or not the measurement is finished in S13. If the measurement is finished, the process proceeds to S14 and the surveying is finished. If the measurement is not ended in S13, the process returns to S2 and the surveying is repeated.

【0099】なお算出部1664が、水準高Hから高低
差を求め、表示器167に表示する構成にすることも可
能である。
The calculating unit 1664 may obtain the height difference from the level height H and display it on the display 167.

【0100】次に本発明の第2実施例を説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0101】本第2実施例は、変調された第1パターン
A及び第2パターンBのみを用い第3パターンRを用い
ることなく、検出した2種類のパターンに相当する信号
からそれぞれの波長を求めることにより、第1パターン
Aの信号と第2パターンBの信号とを識別して測定を行
なうものである。
In the second embodiment, the respective wavelengths are obtained from the signals corresponding to the detected two types of patterns without using the third pattern R using only the modulated first pattern A and second pattern B. Thus, the signal of the first pattern A and the signal of the second pattern B are discriminated and the measurement is performed.

【0102】第2実施例の電子レベル用標尺2は、図1
2に示すように、第1のパターンAと第2のパターンB
とが等間隔(p)で繰り返し配置され、第3のパターン
Rが配置されていない点で第1実施例の電子レベル用標
尺2と相違している。
The electronic level staff 2 of the second embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the first pattern A and the second pattern B
Are repeatedly arranged at equal intervals (p), and the third pattern R is not arranged, which is different from the electronic level staff 2 of the first embodiment.

【0103】次に信号処理について説明を行うが、基本
的には、第1実施例と共通する点が多いため相違する点
につき説明を行う。
Next, the signal processing will be described. Basically, since there are many points in common with the first embodiment, differences will be described.

【0104】まず、基準信号に基づき電子レベル1と電
子レベル用標尺2との距離を演算する点は共通である。
First, the common point is that the distance between the electronic level 1 and the electronic level rod 2 is calculated based on the reference signal.

【0105】また遠距離測定において、精密測定は第1
実施例と同じである。粗測定では、リニアセンサ15の
出力信号を積分し、図11におけるS10の信号抽出処
理において、その積分値を2つ毎に間引いて第1のパタ
ーンAに相当する信号1を第2のパターンBに相当する
信号2を得ることとしている。
In long-distance measurement, precision measurement is the first
Same as the embodiment. In the rough measurement, the output signal of the linear sensor 15 is integrated, and in the signal extraction process of S10 in FIG. Signal 2 corresponding to

【0106】ここで、得られた信号の識別は、遠距離測
定のため、少なくとも1周期分が検出されている。従っ
てパターン判別部が、長い周期の信号を第1のパターン
Aに相当する信号1と、短い周期の信号を信号2と判別
する。このように信号1と信号2と判別した後は、第1
実施例と同様に、それぞれの位相φA、φBを求めて、精
密測定と桁合わせをして、水準高を求めることができ
る。パターン判別部の機能は、演算処理手段16により
実現される。
In the identification of the obtained signal, at least one cycle is detected because the distance is measured. Therefore, the pattern discrimination unit discriminates a signal having a long cycle as a signal 1 corresponding to the first pattern A and a signal having a short cycle as a signal 2. After determining the signal 1 and the signal 2 in this way, the first
Similar to the embodiment, the respective phases φ A and φ B can be obtained, and precision measurement and digit alignment can be performed to obtain the level height. The function of the pattern determination unit is realized by the arithmetic processing means 16.

【0107】そして近距離測定においては、図11にお
けるS21の信号の決定において、電子レベル1のリニ
アセンサ15上でのパターンピッチが幅wに相当するの
で、各信号の幅の変化量と基準信号のピッチ幅に基づき
第1のパターンAに相当する信号1と、第2のパターン
Bに相当する信号2とを判別する。具体的には、まず、
第1パターンの周期を600mm、第2パターンの周期
を570mmとおくと、それぞれのパルス幅は第1、2
式と同様に、
In the short-distance measurement, since the pattern pitch on the linear sensor 15 of the electronic level 1 corresponds to the width w in the determination of the signal of S21 in FIG. 11, the variation amount of each signal and the reference signal. The signal 1 corresponding to the first pattern A and the signal 2 corresponding to the second pattern B are discriminated based on the pitch width. Specifically, first,
When the cycle of the first pattern is 600 mm and the cycle of the second pattern is 570 mm, the pulse widths of the first and second pulses are the first and second, respectively.
Like the formula,

【0108】 DA=5*(1+SIN(2*π*Xa/600−π/2))・・・第11式D A = 5 * (1 + SIN (2 * π * Xa / 600−π / 2)) Equation 11

【0109】となる。但し、Xa=20*n である。It becomes: However, Xa = 20 * n.

【0110】 DB=5*(1+SIN(2*π*Xb/570+π/2))・・・第12式D B = 5 * (1 + SIN (2 * π * Xb / 570 + π / 2)) Equation 12

【0111】となる。但し、Xb=20*n+10 で
ある。
It becomes: However, Xb = 20 * n + 10.

【0112】なお、nはブロック番号である。(n=
0、1、2・・・・・・)
Incidentally, n is a block number. (N =
0, 1, 2, ...)

【0113】そして逆に、DA、DBの値より、nを求め
る式は上式を変形して、
On the contrary, the equation for obtaining n from the values of D A and D B is obtained by modifying the above equation,

【0114】DAが与えられた場合には、Given D A ,

【0115】 n=(15/π)*(φA+π/2) ・・・第13式N = (15 / π) * (φ A + π / 2) Equation 13

【0116】φA=SIN-1(DA/5−1)Φ A = SIN -1 (D A / 5-1)

【0117】DBが与えられた場合には、Given D B ,

【0118】 n=(57/4π)*(φB−π/2)−(1/2) ・・・第14式N = (57 / 4π) * (φ B −π / 2) − (1/2) Equation 14

【0119】φB=SIN-1(DB/5−1)Φ B = SIN -1 (D B / 5-1)

【0120】と表される。It is expressed as follows.

【0121】そして得られた信号のうち、最初のパルス
幅をDAとして第13式よりnをもとめる。この場合は
600mmの1周期以内でよい。nは2つ求められる
が、最初のパルス幅から2つ目のパルス幅が最初のパル
ス幅より大きいか小さいかでnは1つに絞られる。次に
nをn+1のときのパルス幅を第11式より求め、DA+
1とする。同様に最初のパルス幅をDBとしたときのnを
求め、DB+1を得る。最初のパルス幅の次のパルス幅が
A+1に近ければ最初のパルス幅はAパターンと判別さ
れ、DB+1に近ければ最初のパルス幅はBパターンと判
別される。
Then, among the obtained signals, the first pulse width is set to D A , and n is obtained from the thirteenth expression. In this case, one cycle of 600 mm is sufficient. Two n's are obtained, but n is narrowed down to one depending on whether the second pulse width from the first pulse width is larger or smaller than the first pulse width. Next, the pulse width when n is n + 1 is obtained from the equation 11 and D A +
Set to 1 . Similarly, when the initial pulse width is D B , n is obtained and D B + 1 is obtained. If the pulse width next to the first pulse width is close to D A + 1 , the first pulse width is determined to be the A pattern, and if it is close to D B + 1 , the first pulse width is determined to be the B pattern.

【0122】このように信号1と信号2を判別した後
は、第1実施例と同様にブロック番号の決定を行い、精
密測定と桁合わせをして、水準高を求める。
After the signal 1 and the signal 2 are discriminated in this way, the block number is determined in the same manner as in the first embodiment, precision measurement and digit alignment are performed, and the level height is obtained.

【0123】次に変形例を説明する。Next, a modified example will be described.

【0124】上述の実施例において、パターン幅を変化
させる空間変調で第1及び第2パターンを形成したが、
本願発明は、これに限らずパターン幅を変化させずにパ
ターン濃度を変化させて変調させても適用できる。
In the above embodiment, the first and second patterns are formed by the spatial modulation which changes the pattern width.
The present invention is not limited to this, and can be applied even if the pattern density is changed and modulated without changing the pattern width.

【0125】[0125]

【効果】以上の様に構成された本発明の電子レベル用標
尺は、等間隔で順次配列された第1のパターン、第2の
パターンを測長方向に有し、前記第1のパターンと前記
第2のパターンとは、互いに異なる周期で変調されて形
成されており、電子レベルは、前記第1のパターン、第
2のパターンを読み取るためのパターン検出部と、この
パターン検出部で検出された検出信号から基準信号を形
成するための基準信号形成部と、この基準信号形成部で
形成された基準信号と前記パターン検出部で検出された
検出信号とから、第1のパターン信号と第2のパターン
信号を形成するためのパターン信号形成部と、視準線付
近の第1のパターン信号と第2のパターン信号の位相か
ら高低差を算出するための算出部とから構成されている
ので、相互相関等の演算を行う必要がないので、測定時
間が短縮されるという効果がある。
[Effect] The electronic level staff of the present invention configured as described above has the first pattern and the second pattern, which are sequentially arranged at equal intervals, in the length-measuring direction, and includes the first pattern and the second pattern. The second pattern is formed by being modulated at a cycle different from each other, and the electronic level is detected by the pattern detection unit for reading the first pattern and the second pattern and the pattern detection unit. A first pattern signal and a second pattern signal are generated from a reference signal forming unit for forming a reference signal from the detection signal, and the reference signal formed by the reference signal forming unit and the detection signal detected by the pattern detecting unit. Since the pattern signal forming unit for forming the pattern signal and the calculating unit for calculating the height difference from the phases of the first pattern signal and the second pattern signal in the vicinity of the collimation line are included, Correlation, etc. It is not necessary to perform the operation, there is an effect that the measurement time is reduced.

【0126】更に電子レベル用標尺の第2のパターンと
第3のパターンとは、一定周期の変調がかけられている
ので、全ての情報を記憶して処理する必要がなく、比較
的簡単な構成で電子レベルを実現することができるとい
う卓越した効果がある。
Furthermore, since the second and third patterns of the electronic level staff are modulated at a constant period, it is not necessary to store and process all the information, and the structure is relatively simple. It has the outstanding effect of being able to achieve electronic level with.

【0127】そして本発明の電子レベル用標尺におい
て、第1パターン及び第2パターンにさらに第3パター
ンとして等ピッチの一様なパターンを追加して、これら
を等間隔で順次配列して形成され、電子レベルは、パタ
ーン検出部から抽出した信号のうち一様な第3パターン
信号に基づき第1パターンの信号と第2パターンの信号
と判別するパターン判別部を設けることにより、容易に
第1パターンの信号と第2パターンの信号との判別が可
能となるという効果がある。
In the electronic level staff of the present invention, a uniform pattern of equal pitch is further added as a third pattern to the first pattern and the second pattern, and these are sequentially arranged at equal intervals. The electronic level of the first pattern can be easily determined by providing a pattern discriminating unit that discriminates between the signal of the first pattern and the signal of the second pattern based on the uniform third pattern signal among the signals extracted from the pattern detecting unit. There is an effect that it is possible to distinguish between the signal and the signal of the second pattern.

【0128】[0128]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electronic level 1 according to an embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a diagram illustrating an electronic level staff 2 according to the present embodiment.

【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。
FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of an electronic level 1 according to the present embodiment.

【図4】出力信号のパワースペクトラムを示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a power spectrum of an output signal.

【図5】本実施例の距離測定の原理を説明する図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of distance measurement according to the present embodiment.

【図6】本実施例の遠距離測定の原理を説明する図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of long-distance measurement according to the present embodiment.

【図7】本実施例の遠距離測定の原理を説明する図であ
る。
FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of long-distance measurement according to the present embodiment.

【図8】本実施例の遠距離測定の原理を説明する図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of long-distance measurement according to the present embodiment.

【図9】本実施例の近距離測定の原理を説明する図であ
る。
FIG. 9 is a diagram illustrating the principle of short-distance measurement according to the present embodiment.

【図10】本実施例の演算処理手段16の構成を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an arithmetic processing means 16 of the present embodiment.

【図11】本実施例の作用を説明する図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the present embodiment.

【図12】第2実施例の電子レベル用標尺のパターンを
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a pattern of an electronic level staff according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 リニアセンサ 16 演算処理手段 1661 基準信号形成部 1662 パターン信号形成部 1663 ブロック検出部 1664 算出部 2 電子レベル用標尺 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 electronic level 11 objective lens 12 compensator 13 beam splitter 14 eyepiece part 14 15 linear sensor 16 arithmetic processing means 1661 reference signal forming part 1662 pattern signal forming part 1663 block detecting part 1664 calculating part 2 electronic level standard

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年2月22日[Submission date] February 22, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electronic level 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2(a)】本実施例の電子レベル用標尺2を説明す
る図である。
FIG. 2 (a) is a diagram illustrating an electronic level staff 2 of the present embodiment.

【図2(b)】本実施例の電子レベル用標尺2を説明す
る図である。
FIG. 2B is a diagram illustrating an electronic level staff 2 according to the present embodiment.

【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。
FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of an electronic level 1 according to the present embodiment.

【図4】出力信号のパワースペクトラムを示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a power spectrum of an output signal.

【図5】本実施例の距離測定の原理を説明する図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of distance measurement according to the present embodiment.

【図6】本実施例の遠距離測定の原理を説明する図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of long-distance measurement according to the present embodiment.

【図7】本実施例の遠距離測定の原理を説明する図であ
る。
FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of long-distance measurement according to the present embodiment.

【図8】本実施例の遠距離測定の原理を説明する図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of long-distance measurement according to the present embodiment.

【図9】本実施例の近距離測定の原理を説明する図であ
る。
FIG. 9 is a diagram illustrating the principle of short-distance measurement according to the present embodiment.

【図10】本実施例の演算処理手段16の構成を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an arithmetic processing means 16 of the present embodiment.

【図11】本実施例の作用を説明する図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the present embodiment.

【図12】第2実施例の電子レベル用標尺のパターンを
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a pattern of an electronic level staff according to a second embodiment.

【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 リニアセンサ 16 演算処理手段 1661 基準信号形成部 1662 パターン信号形成部 1663 ブロック検出部 1664 算出部 2 電子レベル用標尺[Description of Reference Signs] 1 electronic level 11 objective lens 12 compensator 13 beam splitter 14 eyepiece part 15 linear sensor 16 arithmetic processing means 1661 reference signal forming part 1662 pattern signal forming part 1663 block detecting part 1664 calculating part 2 electronic level staff

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図2[Name of item to be corrected] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図2(a)】 [Figure 2 (a)]

【図2(b)】 [Fig. 2 (b)]

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1周期で変調された第1パターンと、該
第1周期と異なる第2周期で変調された第2パターンと
を有し、前記第1パターンと第2パターンとを測長方向
に等ピッチで順次配列することにより構成された電子レ
ベル用標尺。
1. A first pattern modulated in a first cycle and a second pattern modulated in a second cycle different from the first cycle, wherein the first pattern and the second pattern are measured. An electronic level staff, which is constructed by arranging in sequence at equal pitches.
【請求項2】前記第1パターン及び前記第2パターンの
変調は線幅を変化させる空間変調により行われることを
特徴とする請求項1記載の電子レベル用標尺。
2. The electronic level staff according to claim 1, wherein the modulation of the first pattern and the second pattern is performed by spatial modulation for changing a line width.
【請求項3】前記第1パターンと前記第2パターンの他
に、一様な第3パターンを有し、前記第1パターン、第
2パターン及び第3パターンを測長方向に等ピッチで順
次配列することにより構成された請求項1又は2記載の
電子レベル用標尺。
3. In addition to the first pattern and the second pattern, a uniform third pattern is provided, and the first pattern, the second pattern and the third pattern are sequentially arranged at equal pitches in the length measuring direction. The electronic level staff according to claim 1 or 2, which is configured by:
【請求項4】請求項1乃至3記載の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
ーンと前記第2パターンを検出するパターン検出部と、
このパターン検出部で検出された検出信号の間隔から基
準信号を形成する基準信号形成部と、この基準信号形成
部で形成された基準信号と前記パターン検出部で検出さ
れた検出信号とから、第1のパターン信号と第2のパタ
ーン信号を形成するパターン信号形成部と、視準線付近
の第1のパターン信号の位相と第2のパターン信号の位
相から高低差を算出する算出部とから構成されているこ
とを特徴とする電子レベル。
4. An electronic level that is measured using the electronic level rod according to claim 1, and a pattern detection unit that detects the first pattern and the second pattern,
From the reference signal forming unit that forms a reference signal from the intervals of the detection signals detected by the pattern detecting unit, the reference signal formed by the reference signal forming unit and the detection signal detected by the pattern detecting unit, A pattern signal forming unit that forms a first pattern signal and a second pattern signal, and a calculation unit that calculates a height difference from the phase of the first pattern signal near the collimation line and the phase of the second pattern signal. Electronic level characterized by being.
【請求項5】請求項1乃至3記載の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
ーンと前記第2パターンを検出するパターン検出部と、
このパターン検出部で検出された検出信号の間隔から基
準信号を形成する基準信号形成部と、この基準信号形成
部で形成された基準信号と前記パターン検出部で検出さ
れた検出信号とから、第1のパターン信号と第2のパタ
ーン信号を形成するパターン信号形成部と、視準線付近
の第1のパターン信号と第2のパターンの変調成分レベ
ルから視準線が含まれるパターンのブロック部を特定す
るブロック検出部と、この特定されたブロックに基づき
高低差を算出する算出部とから構成されていることを特
徴とする電子レベル。
5. An electronic level that is measured using the electronic level rod according to claim 1, and a pattern detection unit that detects the first pattern and the second pattern,
From the reference signal forming unit that forms a reference signal from the intervals of the detection signals detected by the pattern detecting unit, the reference signal formed by the reference signal forming unit and the detection signal detected by the pattern detecting unit, A pattern signal forming unit that forms the first pattern signal and the second pattern signal, and a block unit of the pattern that includes the collimation line from the modulation component levels of the first pattern signal and the second pattern near the collimation line. An electronic level comprising: a block detection unit that specifies a block; and a calculation unit that calculates a height difference based on the specified block.
【請求項6】請求項1記載の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パターンと
前記第2パターンを検出するパターン検出部と、このパ
ターン検出部で検出された検出信号の間隔から基準信号
を形成する基準信号形成部と、この基準信号に基づき電
子レベル用標尺までの距離を測定する距離測定部と、こ
の基準信号形成部で形成された基準信号と前記パターン
検出部で検出された検出信号とから、第1のパターン信
号と第2のパターン信号を形成するパターン信号形成部
と、この基準信号形成部で形成された基準信号と前記パ
ターン検出部で検出された検出信号に基づき、視準線付
近の第1のパターン信号と第2のパターンの変調成分レ
ベルから視準線が含まれるパターンのブロック部を特定
するブロック検出部と、前記電子レベル用標尺までの距
離が所定距離以上である場合には、視準線付近の第1の
パターン信号と第2のパターン信号の位相から高低差を
算出し、前記電子レベル用標尺までの距離が所定距離以
下である場合には、前記特定されたブロックに基づき高
低差を算出する算出部とから構成されていることを特徴
とする電子レベル。
6. An electronic level to be measured using the electronic level rod according to claim 1, a pattern detecting section for detecting the first pattern and the second pattern, and detection by the pattern detecting section. A reference signal forming unit that forms a reference signal from the intervals of the detected signals, a distance measuring unit that measures the distance to the electronic level staff based on this reference signal, and a reference signal formed by this reference signal forming unit. A pattern signal forming unit that forms a first pattern signal and a second pattern signal from the detection signal detected by the pattern detecting unit, a reference signal formed by the reference signal forming unit, and the pattern detecting unit. Block detection for identifying the block portion of the pattern including the collimation line from the modulation component levels of the first pattern signal and the second pattern near the collimation line based on the detected detection signal And when the distance to the electronic level staff is a predetermined distance or more, a height difference is calculated from the phases of the first pattern signal and the second pattern signal near the collimation line, and the electronic level staff is calculated. An electronic level comprising: a calculation unit that calculates a height difference based on the specified block when the distance to is less than or equal to a predetermined distance.
【請求項7】請求項3記載の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、
前記第2パターン及び前記第3パターンを検出するパタ
ーン検出部と、このパターン検出部で検出された検出信
号から配列ピッチを示す基準信号を形成する基準信号形
成部と、この基準信号形成部で形成された基準信号に基
づき、前記パターン検出部で検出された検出信号から第
1のパターン信号、第2のパターン信号及び第3のパタ
ーン信号を形成するパターン信号形成部と、前記パター
ン信号形成部より形成された一様な第3パターン信号に
基づき前記第1のパターン信号と前記第2のパターン信
号を判別するパターン判別部と、視準線付近の第1のパ
ターン信号と第2のパターン信号の位相から高低差を算
出する算出部とから構成されていることを特徴とする電
子レベル。
7. An electronic level measured using the electronic level rod according to claim 3, wherein the first pattern comprises:
A pattern detection unit that detects the second pattern and the third pattern, a reference signal formation unit that forms a reference signal indicating an array pitch from the detection signals detected by the pattern detection unit, and a reference signal formation unit A pattern signal forming unit that forms a first pattern signal, a second pattern signal and a third pattern signal from the detection signal detected by the pattern detecting unit based on the generated reference signal; and the pattern signal forming unit. A pattern discriminator that discriminates the first pattern signal and the second pattern signal based on the formed uniform third pattern signal; and a first pattern signal and a second pattern signal near the line of sight. An electronic level comprising: a calculation unit that calculates a height difference from a phase.
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