JPH09304070A

JPH09304070A - 電子測量機における検出信号の自動調整装置

Info

Publication number: JPH09304070A
Application number: JP14676596A
Authority: JP
Inventors: Shoji Kamasako; 正二鎌迫
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】電子測量機の各種検出手段から出力される検
出信号の演算増幅器の利得や入力バイアスを自動的に調
整する。【解決手段】電子測量機の測角・測距時に各種検出手
段から出力される検出信号のレベルを監視し調整するた
めの電子測量機における検出信号の自動調整装置におい
て、検出信号を増幅するオペオンプ５６の利得及び入力
バイアスを電子ボリューム５７及び６０を介してフィー
ドバック制御により自動的に調整する手段として、Ａ／
Ｄ変換器５８と、オペオンプ５６の利得及び入力バイア
スを設定する設定部６２、およびオペオンプ５６の出力
信号と設定値とを比較し、その誤差が許容値以内に達す
るまで電子ボリューム５７及び６０の抵抗値を変化させ
てオペオンプ５６の利得及び入力バイアスを設定値に自
動的に設定する演算制御部５９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子技術を利用し
て距離測定、角度測定等を行う電子測量機における検出
信号の自動調整装置に関し、特に電子測量機における検
出信号の処理系を構成する増幅器の利得及び入力バイア
スを自動的に調整する自動調整技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子技術の発達に伴って、距離測
定、角度測定等を行う測量機においても、電磁波を用い
て距離を測定する電磁波測距儀、電子的な処理により距
離、角度を求める電子式セオドライト、トータルステー
ション等の電子測量機が実現されている。この種の電子
測量機において、角度を計数可能なパルス信号に変換す
るものとしては、一般に、エンコーダが利用されてい
る。このエンコーダとしては、光学式（光電式）、電磁
式、電磁誘導式、静電容量式などの方式のものが知られ
ているが、（ａ）基準スケールが高度の光学技術によっ
て作られ、高精度・高分解能である、（ｂ）光電式検出
機構で外部ノイズに強く、特に磁界の影響を受けない、
（ｃ）非接触の信号検出のため、長寿命で信頼性が高い
等の利点を有する光学式ロータリーエンコーダが主流に
なっている。

【０００３】この光学式ロータリーエンコーダは、コー
ド化方式（インクリメンタル方式、アブソリュート方式
がある）、検出方式（平行スリット方式、モアレじま方
式、バーニャじま方式、レーザ回折方式がある）、スケ
ールの光学特性（透過型、反射型がある）などによっ
て、多くの種類に分けられるが、それらの基本原理は細
かい点を除くと同じであり、円盤状の基本スケール上の
微細な格子目盛りを、発光素子と受光素子とを用いて読
取り、正弦波、またはパルス化信号として出力するもの
である。

【０００４】電子測量機では、平行スリット方式、透過
型によるインクリメンタル方式が主として使用されてい
る。このインクリメンタル方式は、図９に示したよう
に、それぞれ等間隔の格子目盛りを持ち回転されるメイ
ンスケール１００と固定のサブスケール１０１、および
これらスケールを挟むように設置された発光素子１０２
と受光素子１０３で光の送受を行い、メインスケール１
００の回転につれて１ピッチ移動するごとに光の断続が
生じ、電気信号が得られるように構成されている。すな
わち、メインスケール１００の回転につれて、１ピッチ
移動するごとに、メインスケール１００とサブスケール
１０１の格子部分を通過する光量が変調を受けて明暗が
繰り返される。この明暗変化は、受光素子１０３で検出
され、近似正弦波の電気信号に光電変換される。

【０００５】ところで、高精度のエンコーダを実現する
場合、受光素子１０３としては、素子のバラツキが小さ
いフォトダイオードが使用されているが、このフォトダ
イオードは出力が小さいため、フォトダイオードの後段
には、図１０に示したように、演算増幅器（オペアン
プ）１０４が設けられている。また、発光素子１０２や
受光素子（フォトダイオード）１０３の個体差を吸収し
たり、オペアンプ１０４の後段に設けられる図示省略し
た波形整形回路（シュミットトリガ回路など）のスレッ
ショルドレベルとの関係などで、オペアンプ１０４の利
得（出力信号レベル）を所定値にするために、信号入力
端子には、半固定抵抗器１０５を介して出力端子からフ
ィードバック（負帰還）をかけるように構成され、更
に、オペアンプ１０４の入力端にはバイアス調整用の半
固定抵抗器１０６が接続されている。このバイアス調整
用半固定抵抗器１０６は、その抵抗値を変えることによ
り、オペアンプ１０４の反転入力端子の入力電圧を変化
させ、その出力電圧のレベルシフトを行う。これによ
り、オペアンプ１０４の電源が単一の正電源の場合、そ
の出力電圧が負になるのを回避する。そして、出荷時な
どに、オペアンプ１０４の利得や入力バイアスを所定値
に調整する場合は、オペアンプ１０４の出力信号レベル
を電圧計やオシロスコープで監視しながら、半固定抵抗
器１０５や半固定抵抗器１０６のツマミをドライバー等
により回して、その抵抗値を可変するようにしていた。
なお、トータルステーション等の電子測量機において
は、水平方向の角度のみならず垂直方向の角度をも測定
し、かつメインスケール１００等の回転方向を区別する
等のために、上述するオペアンプ１０４や半固定抵抗器
１０５及び半固定抵抗器１０６を含む光学式ロータリー
エンコーダの信号処理回路は多数（少なくとも１０個）
設けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、オペアンプ１
０４の利得やバイアスレベルを所定値に調整するために
は、上記のように、半固定抵抗器１０５や半固定抵抗器
１０６の抵抗値をマニュアルで変化させる必要があるた
め、その操作が煩雑で時間がかかるほか、製造時の作業
行程が増え、コスト高を招いていた。また、半固定抵抗
器１０５や半固定抵抗器１０６のツマミをドライバー等
により回す際に過大な力を加えてしまい、半固定抵抗器
１０５や半固定抵抗器１０６を破壊してしまうおそれが
ある。また、多数の半固定抵抗器１０５や半固定抵抗器
１０６の抵抗値を順次調整していく場合に、既に調整済
みの半固定抵抗器１０５や半固定抵抗器１０６のツマミ
を誤って触ってしまい、再度、調整し直さなければなら
なくなるなどの調整ミスを招き、この点でもコスト高を
招いていた。本発明は前記事情に鑑み案出されたもので
あって、本発明の目的は、電子測量機の各種検出手段か
ら出力される検出信号の演算増幅器の利得や入力バイア
スを自動的に調整できるようにした電子測量機における
検出信号の自動調整装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、電子測量機の測角・測距時に検出手段から
出力される検出信号のレベルを監視し調整するための電
子測量機における検出信号の自動調整装置であって、前
記検出信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の帰還系に
接続され、該増幅器の利得を調整する利得調整手段と、
前記増幅器の利得を予め定めた値に設定する設定手段
と、前記増幅器の出力信号と前記設定手段で設定された
設定値とを比較し、この出力信号と設定値との誤差から
生成される制御信号により前記利得調整手段の抵抗値を
変化させるとともに前記誤差が許容値以内に達するまで
前記利得調整手段を制御する制御手段とを備えてなるも
のである。

【０００８】また、本発明は、前記増幅器が複数設けら
れ、この各増幅器は電子測量機の測角・測距時に各検出
手段から出力されるそれぞれの検出信号を増幅する構成
になっているものである。また、本発明は、前記検出手
段の検出信号が、前記電子測量機で測定対象点を視準し
た時に動作される測角用光学式エンコーダの受光部から
出力される信号であることを特徴とする。また、本発明
は、前記利得調整手段が、電子ボリュームから構成され
ているものである。また、本発明は、前記電子ボリュー
ムが、前記増幅器の出力端と反転入力端子間に直列に接
続された複数の抵抗と、一端が前記増幅器の出力端に並
列に接続され、他端が相隣接する前記抵抗の接続点に順
に接続された切換スイッチと、前記制御手段で算出され
た誤差に応じて生成される位置信号により前記切換スイ
ッチの１つを選択してオンするワイパーポジションデコ
ーダとから構成されているものである。また、本発明
は、前記増幅器の入力側に接続され、該増幅器の動作点
を決定する入力バイアス調整手段と、前記設定手段に前
記増幅器の入力バイアスを予め定めた値に設定するバイ
アス設定手段を備え、前記増幅器の出力信号と前記バイ
アス設定手段で設定された設定値とを前記制御手段で比
較して、その誤差に応じた制御信号により前記バイアス
調整手段の抵抗値を変化させるとともに前記誤差が許容
値以内に達するまで前記バイアス調整手段を制御する構
成にしたものである。また、本発明は、前記入力バイア
ス調整手段が、電子ボリュームから構成されているもの
である。また、本発明は、前記増幅器から出力される信
号をデジタル信号に変換して前記制御手段に出力するＡ
／Ｄ変換手段を更に備えてなるものである。また、本発
明は、少なくとも前記設定手段及び制御手段が、マイク
ロコンピュータにより構成されたことを特徴とする。ま
た、本発明は、前記マイクロコンピュータには、電子測
量機を統括的に制御するマイクロコンピュータを活用す
るように構成したことを特徴とする。また、本発明は、
前記利得の設定値が、外部のコンピュータから前記マイ
クロコンピュータに入力されることを特徴とする。ま
た、本発明は、前記電子測量機はトータルステーション
であることを特徴とする。また、本発明は、前記電子測
量機は電子式セオドライトであることを特徴とする。ま
た、本発明は、電子測量機で測定対象点を視準した時に
動作される光学式エンコーダにより少なくとも角度を測
定するための電子測量機における検出信号の自動調整装
置であって、前記光学式エンコーダの信号処理回路を構
成する増幅器の利得及び入力バイアスを調整する電子ボ
リュームを設け、この電子ボリュームの抵抗値を前記演
算増幅器の出力と設定値との誤差が許容値以内に達する
までフィードバック制御により自動的に調整することを
特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態例につ
いて説明する。本形態例は電子測量機としてのトータル
ステーションに適用した例である。図１は、本実施の形
態例に係る電子測量機としてのトータルステーションの
外観を示す正面図であり、図２は、図１の左側から見た
状態を示すトータルステーションの側面図である。これ
ら図１、図２から明らかなように、測量機本体としての
トータルステーションは、本体部２、基台部３、および
整準ブロック４を、図面上方から順に組立て構成されて
いる。

【００１０】本体部２は、略Ｕ字状の形状をなし、その
Ｕ字状凹部２ａ内に視準望遠鏡部１が装着されている。
また、本体部２の正面および裏面には、測量結果や測量
指示を表示するための表示器１２，１２、および各種デ
ータや操作コマンドを入力するための入力操作部１３が
設けられている。整準ブロック４上に軸線を一致させて
設置した基台部３の軸心部には、図２に示すように、鉛
直軸９によって本体部２の下部が水平方向に回転可能に
軸支されている。鉛直軸９の端部には、トータルステー
ションの測定対象点への視準時に本体部２の水平方向の
角度を測定するための円盤状のスケール１０ａが取り付
けられており、このスケール１０ａ上には円周方向に沿
って所望ピッチの目盛パターンが形成されている。一
方、本体部２内には、スケール１０ａの目盛パターンの
明暗変化を電気信号に変換する検出装置１０ｂが配設さ
れている。これらスケール１０ａおよび検出装置１０ｂ
は、インクリメント方式の水平方向エンコーダ１０を構
成し、このエンコーダ１０は本体部２の基台部３に対す
る水平方向の回転角度に対応して目盛パターンのピッチ
に応じた数のパルス信号を発生する。なお、図１に示す
水平方向微調整ネジ２ｃは、本体部２の基台部３に対す
る回転量を微調整するためのネジである。

【００１１】視準望遠鏡部１は、測定対象点に配置され
た反射プリズム（コーナーキューブ）を視準するための
視準望遠鏡１ａを内蔵している。この視準望遠鏡１ａ
は、光波測定のための変調光の送光光学系、および受光
光学系を兼ねている。その他、視準望遠鏡部１内には、
この変調光を出射する発光素子２１（図３参照）、反射
プリズムからの変調光の戻り光を受光する受光素子２２
（図３参照）などが内蔵されている。この視準望遠鏡部
１は、鉛直軸９の軸線と直交する水平軸６によって本体
部２のＵ字状凹部２ａ内に軸支され、この水平軸６を中
心にして上下方向に回転可能になっている。

【００１２】視準望遠鏡部１と一体に回転する水平軸６
の端部には、トータルステーションの測定対象点への視
準時に視準望遠鏡部１の垂直方向の角度を測定するため
の円盤状のスケール７ａが取り付けられており、このス
ケール７ａ上には円周方向に沿って所望ピッチの目盛パ
ターンが形成されている。一方、本体部２内には、透明
スケール７ａの目盛パターンの明暗変化を電気信号に変
換する検出装置７ｂが配設されている。これら透明スケ
ール７ａおよび検出装置７ｂは、インクリメント方式の
垂直方向エンコーダ７を構成し、このエンコーダ７は視
準望遠鏡部１の本体部２に対する垂直方向の回転度に対
応して目盛パターンのピッチに応じた数のパルス信号を
発生する。また、スケール７ａ上には原点検出用パター
ンが形成されているとともに、本体部２内には、この原
点検出用パターンを読み取るための原点検出部２４が配
設されている。これら原点検出用パターンの形態および
原点検出部２４の位置は、視準望遠鏡１ａの光軸が鉛直
軸９の軸線と直角な位置においてのみパルス（原点検出
パルス）を出力するように設定されている。なお、図１
に示す垂直方向微調整ネジ２ｂは、視準望遠鏡部１の本
体部２に対する回転量を微調整するためのネジである。

【００１３】以上の機械的な構成により、視準望遠鏡部
１は、基台部３に対してあらゆる方向を向くことがで
き、このときの視準望遠鏡１ａの方向は、垂直方向エン
コーダ７および水平方向エンコーダ１０によって測定さ
れる。整準ブロック４は、上部板４ａおよび下部板４ｂ
から構成され、この上部板４ａと下部板４ｂ間には微調
整可能な３個の整準ネジ８が周方向に等角度離して配設
されている。そして、これら整準ネジ８の突出量を微調
整することにより、上部板４ａを下部板４ｂに対して任
意の向きおよび角度に相対傾動させて、鉛直軸９の軸線
を鉛直方向に一致させることができる。なお、基台部３
と上部板４ａとの間は、相互に水平方向にシフト可能な
求心軸受となっており、鉛直軸９を所定の測定点上に移
動させる求心作業ができるようになっている。

【００１４】図２に示す求心望遠鏡２ｄは、鉛直軸９と
同軸の対物光軸を有し、上述の求心作業を行うためのガ
イドとなる。また、上部板４ａに設けられた固定ネジ４
ｃは、基台部３と上部板４ａとの間の動きを固定するた
めのものである。また、本体部２の上部には、そのＵ字
状凹部２ａをまたぐように、取手部１１が取り付けら
れ、この取手部１１の水平部には、図示省略した棒コン
パスが埋め込まれている。この棒コンパスは、中空棒内
に磁針を回動自在に保持しており、この磁針のＳ極が回
転面に対し直交する向きにより、中空棒の端部（表示
面）から磁針の振れを観察して、水平方向の回転角の基
準を磁北に設定するために設けられている。

【００１５】次に、本トータルステーションの内部回路
の全体構成を図３に基づいて説明する。本トータルステ
ーションは、距離・角度を演算する制御演算部（マイコ
ン）２０を有する。この制御演算部２０には、上述した
垂直方向エンコーダ７、水平方向エンコーダ１０、表示
部１２、入力操作部１３、および原点検出部２４が接続
されている。また、制御演算部２０には、上述した測距
用の発光素子２１および受光素子２２に接続された位相
差検出部２３も接続されている。位相差検出部２３は、
所定の位相の変調信号を内部的に発生して、この変調信
号に従って発光素子２１から変調光を出射させる。ま
た、位相差検出部２３は、受光素子２２によって光電変
換された変調光の戻り光による変調信号が入力される。
そして、位相差検出部２３は、内部的に発生した変調信
号の位相と戻り光による変調信号の位相とを比較して、
それらの位相差を検出する。検出された位相差は、制御
演算部２０に入力される。

【００１６】そして、制御演算部２０は、位相差検出部
２３から入力された計数値（位相差）に基づいて、トー
タルステーションの機械中心（発光素子２１および受光
素子２２に対する視準望遠鏡１ａの光軸上における光学
的等価位置）から反射プリズムまでの距離を算出する。
また、制御演算部２０は、水平方向エンコーダ１０から
のパルス及び垂直方向エンコーダ７からのパルスに基づ
いて、トータルステーションの機械中心（水平軸６と鉛
直軸９との交点に一致）を基準として、測定対象の測角
値を計算する。すなわち、視準望遠鏡部１を本体部２の
基準水平面と平行にすると（視準望遠鏡１ａの光軸を鉛
直軸９の軸線と直角な方向に向かせると）、原点検出部
２４により高度角の原点を示す原点検出パルスが制御演
算部２０に入力されて、高度角の原点がセットされる。
この原点セット後に、制御演算部２０は、垂直方向エン
コーダ７から入力されるパルスをカウントする。この個
々のパルスは高度角の単位角度に対応しているので、制
御演算部２０は、セットされた原点を基準にパルスをカ
ウントすることにより、水平面に対する視準望遠鏡１ａ
の高度角を計算することができる。

【００１７】一方、水平角の原点は、棒コンパスが磁北
方向を向いた時、または任意の回転位置で入力操作部１
３の所定のファンクションキーが押下されることによっ
てセットされる。この原点セット後に、制御演算部２０
は、水平方向エンコーダ１０から入力されるパルスをカ
ウントする。この個々のパルスは、水平角の単位角度に
対応しているので、制御演算部２０は、セットされた原
点を基準にパルスをカウントすることにより、磁北また
は任意の回転位置を基準とした視準望遠鏡１ａの水平角
（方角）を計算することができる。そして、制御演算部
２０は、このようにして算出した距離値、測角値をそれ
ぞれ表示器２上に表示する。

【００１８】次に、垂直方向エンコーダ７、および水平
方向エンコーダ１０の構成及び動作を詳細に説明する。
垂直方向エンコーダ７、および水平方向エンコーダ１０
は、図４に示したように、光学式セオドライトから構成
されるもので、メインスケール５０（前述の透明スケー
ル７ａ、スケール１０ａに対応）とサブスケール５１の
両側に発光ダイオード５２、フォトダイオード５３（こ
れらフォトダイオードは、前述の検出装置７ｂ、１０ｂ
に対応している）が配置され、発光ダイオード５２とメ
インスケール５０との間にコリメータレンズ５４が配置
された構成となっている。なお、メインスケール５０と
サブスケール５１は、数１０μｍの隙間を隔てて、スリ
ット面を向かい合わせて配置されている。

【００１９】メインスケール５０とサブスケール５１に
は、スリット状の明暗パターン５０ａ、５１ａが、例え
ば８０″のピッチで形成されている。そして、発光ダイ
オード５２から出射された光は、コリメータレンズ５４
により平行にされてメインスケール５０、サブスケール
５１を介してフォトダイオード５３に入射される。この
際、コリメータレンズ５４による光線の平行化により、
光線がメインスケール５０とサブスケール５１のスリッ
トを通過する間に拡がり、明暗比が低下することが防止
される。視準望遠鏡部１の回転操作に伴ってメインスケ
ール５０（またはサブスケール５１）は回転駆動される
が、その回転につれて１ピッチ移動するごとに、メイン
スケール５０とサブスケール５１のスリット部分を通過
する光量が変調を受け、フォトダイオード５３に入射さ
れる光の明暗が繰り返される。この明暗変化は、理想的
には三角波であるが、高分解能を実現するために、上記
のように、スリットのピッチは８０″と非常に狭くして
いるため、スリット通過時の光の回折、２つのスケール
間の反射・刻線幅の不均一性などによる光の漏れを生
じ、フォトダイオード５３で検出される明暗変化は、近
似正弦波となる。

【００２０】次に、本発明に特有な光学式エンコーダに
おける検出信号のレベルを自動的に調整する調整装置の
構成及び動作を図５に基づいて説明する。図５に示した
ように、フォトダイオード５３から出力された近似正弦
波は、図示省略のプリアンプ及び抵抗５５を介してオペ
アンプ５６に入力される。このオペアンプ５６の出力信
号は、電子ボリューム５７を介してオペアンプ５６の反
転入力端子にフィードバックされる（負帰還がかけられ
る）と共に、Ａ−Ｄ変換器５８を介して演算制御部５９
に入力される。また、オペアンプ５６の反転入力端子に
は、オペアンプ５６の入力バイアスを変化させることに
よりオペアンプ５６の動作点を調整する電子ボリューム
６０が抵抗６１を介して接続されている。この電子ボリ
ューム６０は、その抵抗値を変えることで、オペアンプ
５６の反転入力端子の入力電圧を変化させ、その出力電
圧をレベルシフトすることにより、オペアンプ５６の出
力電圧の動作点を調整し、出力電圧が負にならないよう
にする。

【００２１】設定部６２は、オペアンプ５６の利得（増
幅度）及び入力バイアスをフォトダイオード５３からの
出力信号の増幅に適した値に設定するものであり、この
各設定値は演算制御部５９に出力される。そこで、演算
制御部５９では、電子ボリューム５７により設定された
利得（増幅度）に応じてオペアンプ５６から出力される
実際の出力信号レベルをＡ−Ｄ変換器５８でディジタル
量に変換した後、このディジタル量と設定部６２に設定
された利得設定用の設定値とを比較して、その誤差分に
応じた制御信号を生成し、この制御信号により電子ボリ
ューム５７の抵抗値を変化させるとともに上記誤差が許
容値以内に達するまで（設定値と出力信号の商が“１”
になるまで）オペアンプ５６の利得を自動的に調整す
る。また、演算制御部５９は、オペアンプ５６から出力
される実際の出力信号の直流レベルをＡ−Ｄ変換器５８
でディジタル量に変換した後、このディジタル量と設定
部６２に設定されたバイアス設定用の設定値とを比較し
て、その誤差分に応じた制御信号を生成し、この制御信
号により電子ボリューム６０の抵抗値を変化させるとと
もに上記誤差が許容値以内に達するまで（設定値と出力
信号の商が“１”になるまで）オペアンプ５６の入力バ
イアスを自動的に調整して、オペアンプ５６の動作点を
決定する。なお、この自動調整は、例えば、製品を出荷
するとき、製造の最終行程において、入力操作部の所定
キーの操作により調整モードを設定することにより行わ
れる。また、オペアンプ５６の出力段には、図５に示す
ように、シュミット回路等の波形整形回路６３が接続さ
れており、この波形整形回路６３は、オペアンプ５６か
ら出力される近似正弦波を矩形波に整形するとともに、
この矩形波の立ち上がり及び立ち下がり時点でパルスを
生成するものであり、このパルス信号は図３に示す制御
演算部２０に出力され、測定対象点に対する水平及び垂
直方向の角度演算に供される。

【００２２】次に、図６によりオペアンプ５６の利得調
整用電子ボリューム５７の他の実施の形態例について説
明する。図６において、利得調整用電子ボリューム５７
は、メモリ５７ａ、ワイパーポジションデコーダ５７
ｂ、複数の利得設定用の抵抗Ｒ１〜Ｒｎ、およびトラン
ジスタからなる抵抗選択用の切換スイッチＳ１〜Ｓｎを
備える。上記各抵抗Ｒ１〜Ｒｎはオペアンプ５６の出力
端と反転入力端子間に直列に接続され、また、上記各切
換スイッチＳ１〜Ｓｎの一端はオペアンプ５６の出力端
に並列に接続され、この各切換スイッチＳ１〜Ｓｎの他
端は相隣接する抵抗の接続点に抵抗Ｒ１から順に接続さ
れている。さらに、オペアンプ５６の反転入力端子に
は、オペアンプ５６の入力バイアスを変化させることに
よりオペアンプ５６の動作点を調整する電子ボリューム
６０が抵抗６１を介して接続されている。ワイパーポジ
ションデコーダ５７ｂは、図５に示す演算制御部５９で
算出された誤差に対応する複数ビットのデータを位置デ
ータにデコードすることにより、誤差分に応じた位置の
切換スイッチの１つ、例えば切換スイッチＳ３を選択し
てオンする。これにより、抵抗Ｒ１〜Ｒ３をオペアンプ
５６の帰還回路に接続してオペアンプ５６の利得を設定
する。なお、メモリ５７ａは、演算制御部５９で算出さ
れた誤差に対応する位置データを記憶するもので、電源
投入時などにメモリ５７ａに記憶された位置データを自
動的にワイパーポジションデコーダ５７ｂに再転送し、
電源投入以前の状態にセットする。

【００２３】トータルステーションにおいて、垂直方向
および水平方向の測角には、上述した演算増幅器の利得
や動作点の制御のみに限らず、正弦波のゼロクロスレベ
ルの変動制御のための回路、回転方向を区別する回路、
スケールピッチよりも細かいピッチで角度を読取れるよ
うにする回路、エンコーダの偏心補正を行うための回路
など、少なくとも１０個以上の調整を要する回路が付加
されており、これら回路に対しても、その出力特性を測
角等に最適になるように調整する必要がある。

【００２４】このように、本実施の形態例においては、
電子ボリュームを用いて測角や測距の信号処理に使用さ
れる増幅器の利得及び入力バイアスを自動的に調整して
いるので、従来のように、半固定抵抗器のツマミをドラ
イバー等により回す際に過大な力を加えることで、半固
定抵抗器を破壊したり、多数の半固定抵抗器の抵抗値を
順次調整していく場合に、既に調整済みの半固定抵抗器
のツマミを誤って触ってしまい、再度、調整し直さなけ
ればならなくなるなどの人為的ミスを回避でき、また、
人手による操作が不要になるため、製造時の作業行程を
大幅に低減でき、製造コストも低減できるという効果が
ある。

【００２５】本発明は、上記実施の形態例に限定され
ず、例えば、図７に示したように、図５におけるＡ−Ｄ
変換器５８、演算制御部５９、設定部６２の機能を、マ
イクロコンピュータ（マイコン）６４に持たせ、このマ
イコン６４により、オペアンプ５６の利得調整用電子ボ
リューム５７及び入力バイアス調整用電子ボリューム６
０を制御することも可能である。この場合、マイコン６
４としては、電子測量機（トータルステーション）全体
を制御する図３の制御演算部２０を利用するとよい。

【００２６】図８は、電子測量機の測角その他の各種検
出手段から出力される検出信号のレベルをマイコンによ
り一括制御するようにした本発明の他の応用例を示すブ
ロック図である。図８において、各検出信号に対応して
設けたオペアンプ５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，・・・は、
図５及び図６と同様な利得調整用電子ボリューム５７及
び入力バイアス調整用電子ボリューム６０を備え、この
各オペアンプの利得調整用電子ボリューム５７及び入力
バイアス調整用電子ボリューム６０はマイコン６４によ
り制御される構成になっているとともに、各オペアンプ
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，・・・の利得及び入力バイア
スは、外部のパーソナルコンピュータ（パソコン）６５
により設定されるように構成され、機種によって、それ
ぞれの設定値を変更する場合に簡単に対応できるように
することも可能である。さらに、本発明は、距離と角度
を測定するトータルステーションに限らず、角度を専ら
測定する電子式セオドライトにも適用することが可能で
ある。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子測量機の測角・測距時に各種検出手段から出力され
る検出信号のレベルを監視し調整するための電子測量機
における検出信号の自動調整装置において、測角や測距
の信号処理に使用される増幅器の利得及び／または入力
バイアスの調整に電子ボリュームを用いて自動的に行う
構成にしたので、調整時の人手が不要になり、人為的な
調整ミスを解消できるとともに、上記従来の問題を一掃
でき、かつ製造時の作業行程を大幅に低減できるほか、
製造コストも低減できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の検出信号自動調整装置を適用したトー
タルステーションの正面図である。

【図２】図１のトータルステーションの側面図である。

【図３】本発明を適用したトータルステーションの内部
回路の全体構成を示すブロック図である。

【図４】本発明を適用したトータルステーションに適用
される光学式エンコーダの光学系を示す構成図である。

【図５】本発明の実施の形態例における光学式エンコー
ダ用検出信号自動調整装置のオペアンプの利得及び入力
バイアスを調整する回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】図５における電子ボリュームの回路構成を示す
回路図である。

【図７】本発明の応用変形例を示すブロック図である。

【図８】本発明の他の応用変形例を示すブロック図であ
る。

【図９】光学式エンコーダの原理を説明するための説明
図である。

【図１０】従来の光学式エンコーダにおけるオペアンプ
の利得及び入力バイアスを調整する回路の構成を示す図
である。

【符号の説明】

７垂直方向エンコーダ１０水平方向エンコーダ５０メインスケール５１サブスケール５２発光ダイオード５３フォトダイオード５６オペアンプ（演算増幅器）５７利得調整用電子ボリューム（利得調整手段）５８Ａ／Ｄ変換器５９演算制御部６０入力バイアス調整用電子ボリューム（入力バイア
ス調整手段）６２設定部６３波形整形回路６４マイコン６５パソコン

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【手続補正書】

【提出日】平成９年４月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】次に、垂直方向エンコーダ７、および水平
方向エンコーダ１０の構成及び動作を詳細に説明する。
垂直方向エンコーダ７、および水平方向エンコーダ１０
は、図４に示したように、光学式エンコーダから構成さ
れるもので、メインスケール５０（前述の透明スケール
７ａ、スケール１０ａに対応）とサブスケール５１の両
側に発光ダイオード５２、フォトダイオード５３（これ
らフォトダイオードは、前述の検出装置７ｂ、１０ｂに
対応している）が配置され、発光ダイオード５２とメイ
ンスケール５０との間にコリメータレンズ５４が配置さ
れた構成となっている。なお、メインスケール５０とサ
ブスケール５１は、数１０μｍの隙間を隔てて、スリッ
ト面を向かい合わせて配置されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】設定部６２は、オペアンプ５６の利得（増
幅度）及び入力バイアスをフォトダイオード５３からの
出力信号の増幅に適した値に設定するものであり、この
各設定値は演算制御部５９に出力される。そこで、演算
制御部５９では、電子ボリューム５７により設定された
利得（増幅度）に応じてオペアンプ５６から出力される
実際の出力信号レベルをＡ−Ｄ変換器５８でディジタル
量に変換した後、このディジタル量と設定部６２に設定
された利得設定用の設定値とを比較して、その誤差分に
応じた制御信号を生成し、この制御信号により電子ボリ
ューム５７の抵抗値を変化させるとともに上記誤差が許
容値以内に達するまで（設定値と出力信号の商が“１”
になるまで）オペアンプ５６の利得を自動的に調整す
る。また、演算制御部５９は、オペアンプ５６から出力
される実際の出力信号の直流レベルをＡ−Ｄ変換器５８
でディジタル量に変換した後、このディジタル量と設定
部６２に設定されたバイアス設定用の設定値とを比較し
て、その誤差分に応じた制御信号を生成し、この制御信
号により電子ボリューム６０の抵抗値を変化させるとと
もに上記誤差が許容値以内に達するまで（設定値と出力
信号の商が“１”になるまで）オペアンプ５６の入力バ
イアスを自動的に調整して、オペアンプ５６の動作点を
決定する。なお、この自動調整は、例えば、製品を出荷
するとき、製造の最終行程において、入力操作部の所定
キーの操作により調整モードを設定することにより行わ
れる。また、オペアンプ５６の出力端には、図５に示す
ように、シュミット回路等の波形整形回路６３が接続さ
れており、この波形整形回路６３は、オペアンプ５６か
ら出力される近似正弦波を矩形波に整形するとともに、
この矩形波の立ち上がり及び立ち下がり時点でパルスを
生成するものであり、このパルス信号は図３に示す制御
演算部２０に出力され、測定対象点に対する水平及び垂
直方向の角度演算に供される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子測量機の測角・測距時に検出手段か
ら出力される検出信号のレベルを監視し調整するための
電子測量機における検出信号の自動調整装置であって、前記検出信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の帰還系に接続され、該増幅器の利得を調整
する利得調整手段と、前記増幅器の利得を予め定めた値に設定する設定手段
と、前記増幅器の出力信号と前記設定手段で設定された設定
値とを比較し、この出力信号と設定値との誤差から生成
される制御信号により前記利得調整手段の抵抗値を変化
させるとともに前記誤差が許容値以内に達するまで前記
利得調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする電子測量機における検出信号
の自動調整装置。
【請求項２】前記増幅器は複数設けられ、この各増幅
器は電子測量機の測角・測距時に各検出手段から出力さ
れるそれぞれの検出信号を増幅する構成になっている請
求項１記載の電子測量機における検出信号の自動調整装
置。
【請求項３】前記検出手段の検出信号は、前記電子測
量機で測定対象点を視準した時に動作される測角用光学
式エンコーダの受光部から出力される信号である請求項
１または２記載の電子測量機における検出信号の自動調
整装置。
【請求項４】前記利得調整手段は、電子ボリュームか
ら構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の電子
測量機における検出信号の自動調整装置。
【請求項５】前記電子ボリュームは、前記増幅器の出
力端と反転入力端子間に直列に接続された複数の抵抗
と、一端が前記増幅器の出力端に並列に接続され、他端
が相隣接する前記抵抗の接続点に順に接続された切換ス
イッチと、前記制御手段で算出された誤差に応じて生成
される位置信号により前記切換スイッチの１つを選択し
てオンするワイパーポジションデコーダとから構成され
ている請求項４記載の電子測量機における検出信号の自
動調整装置。
【請求項６】前記増幅器の入力側に接続され、該増幅
器の動作点を決定する入力バイアス調整手段と、前記設
定手段に前記増幅器の入力バイアスを予め定めた値に設
定するバイアス設定手段を備え、前記増幅器の出力信号
と前記バイアス設定手段で設定された設定値とを前記制
御手段で比較して、その誤差に応じた制御信号により前
記バイアス調整手段の抵抗値を変化させるとともに前記
誤差が許容値以内に達するまで前記バイアス調整手段を
制御する構成になっている請求項１〜５のいずれかに記
載の電子測量機における検出信号の自動調整装置。
【請求項７】前記入力バイアス調整手段は、電子ボリ
ュームから構成されている請求項６記載の電子測量機に
おける検出信号の自動調整装置。
【請求項８】前記増幅器から出力される信号をデジタ
ル信号に変換して前記制御手段に出力するＡ／Ｄ変換手
段を更に備えてなる請求項１〜７のいずれかに記載の電
子測量機における検出信号の自動調整装置。
【請求項９】少なくとも前記設定手段及び制御手段
は、マイクロコンピュータにより構成されたことを特徴
とする請求項１〜８のいずれかに記載の電子測量機にお
ける検出信号の自動調整装置。
【請求項１０】前記マイクロコンピュータには、電子
測量機を統括的に制御するマイクロコンピュータを活用
するように構成したことを特徴とする請求項９記載の電
子測量機における検出信号の自動調整装置。
【請求項１１】前記利得の設定値は、外部のコンピュ
ータから前記マイクロコンピュータに入力されることを
特徴とする請求項９または１０記載の電子測量機におけ
る検出信号の自動調整装置。
【請求項１２】前記電子測量機はトータルステーショ
ンであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに
記載の電子測量機における検出信号の自動調整装置。
【請求項１３】前記電子測量機は電子式セオドライト
であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記
載の電子測量機における検出信号の自動調整装置。
【請求項１４】電子測量機で測定対象点を視準した時
に動作される光学式エンコーダにより少なくとも角度を
測定するための電子測量機における検出信号の自動調整
装置であって、前記光学式エンコーダの信号処理回路を構成する増幅器
の利得及び入力バイアスを調整する電子ボリュームを設
け、この電子ボリュームの抵抗値を前記演算増幅器の出
力と設定値との誤差が許容値以内に達するまでフィード
バック制御により自動的に調整する、ことを特徴とする電子測量機における検出信号の自動調
整装置。