KR101497187B1 - 시준보조장치를 구비한 수동식 측량기 - Google Patents

Abstract

편하게 시준조작을 할 수 있음과 더불어 고정밀도의 측정을 단시간에 행할 수 있도록 한 수동식 측량기를 제공한다.
측정점에 설치한 타겟을 향하여 시준축(O)을 따라서 시준광(R)을 출사하는 시준광 송광계와, 시준망원경(3)의 시야내에 포착한 정경의 화상을 얻는 영영센서(80), 화상을 표시하는 표시부(48), 타겟에서 반사되어온 시준광을 영역센서로 수광함으로써 타겟을 검출하는 시준광 검출부(82), 시준축으로부터 소정 편차내에 거리측정 가능한 영역(94) 및 타겟을 표시하는 기호를 표시부에 애니메이션 화상으로 표시하고, 시준망원경의 수동 조작에 의하여 타겟을 거리측정 가능한 영역내에 포착했을 때에 시준완료로 판단하여 거리측정과 각도측정을 행함과 아울러, 측정각도값을 타겟의 시준축으로부터의 편차에 따라 보정하는 연산제어부(46)를 갖는 시준보조장치(70)를 구비한다.

Description

시준보조장치를 구비한 수동식 측량기{Manual Type Surveying Instrument Having Collimation Assisting Device}

본 발명은 수동식 측량기(주로 토탈 스테이션)의 시준조작을 용이하게 하는 보조장치를 갖춘 수동식 측량기에 관한 것이다. 토탈 스테이션이라 함은 광파에 의한 거리측정부, 각도측정부, 시준망원경부 및 레벨링 유닛을 갖추고 측정지점까지의 거리 및 방위각을 측정하는 것이다.

상기 수동식 측량기에서는 측정시에 프리즘 등의 타겟이 시준축상에 위치하도록 하는 시준조작이 필요하다. 시준조작이라 함은 시준망원경을 상하좌우로 회전시켜서 타겟을 향하게 하고, 시준망원경의 시야내에 타겟을 포착하고, 그리고 측량기에 설치된 조동 미세 구동기구에 의하여 시준망원경의 시야 내에 보이는 십자형의 중심(시준축)에 타겟을 일치시키는 것이다.

그런데, 상기 수동식 측량기에서는 관측자의 숙련 등에 따른 시준오차가 있고, 비숙련 관측자의 경우 애써서 고정밀도의 측량기를 사용해도 오차가 많은 측정밖에 안된다고 하는 문제가 있었다. 또한, 아지랭이 등의 흔들림이 많은 대기 중에서는 숙련된 관측자라 하더라도 정확한 시준이 곤란하고 오차가 많은 측정 밖에 안된다고 하는 문제도 있었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 하기 특허문헌1에서는 타겟의 시준이 약간 불완전해도 정확한 각도측정치를 얻을 수 있는 측량기가 제안되고 있다. 이 측량기에 대해 도 4에 의거하여 설명한다.

이 측량기의 시준망원경(3)은 시준축 상에 대물렌즈(11), 초점렌즈(14), 초점판(15), 접안렌즈(12)를 구비하고 있다. 초점판(15)에는 십자선이 그려져 있어서 관측자는 접안렌즈(12)를 보고서 수동 시준을 할 수 있다. 또한 이 측량기는 시준축을 따라 적외선의 레이저 광 P를 송광하기 위하여 레이저 다이오드(17), 집광렌즈(18), 릴레이렌즈(19), 빔 스프릿터(20), 다이크로익 미러(13)를 구비하고 있다. 또한 이 측량기는 프리즘 등의 타겟(23)에서 반사되어온 레이저 광을 수광하기 위하여 다이크로익 미러(13), 빔 스프릿터(20), 필터(21), CCD영역센서 등의 수광소자(22)를 구비하고 있다.

정확하게 시준축 O 상에 타겟(23)이 위치하는 경우는 타겟(23)에서 반사된 레이저 광 P는 시준축 O을 따라 되돌아와서 수광소자(22)의 중심 C상에 타겟(23)이 결상되도록 되어 있다. 이때는 도시하지 않은 각도측정부에서 측정된 각도측정값(수직각, 수평각)은 정확하다.

한편, 타겟(23)을 정확하게 시준하지 못하여 시준축 O의 방향에서 타겟(23)의 방향이 수평각 편차 △H를 갖고 있는 경우 각도측정부에서 측정된 각도측정값은 부정확하다. 그러나 수광소자(22)에서의 타겟(23)의 결상위치의 수광소자(22)의 중심 C로부터의 수평방향편차 △h에 의해 수평각 편차 △H를 산출할 수가 있다. 그러면 각도측정부에서 얻어진 수평각 H에 수평각 편차 △H를 소정의 함수에 대입하여 가감산 보정함으로써 정확한 수평각을 얻을 수가 있다. 정확한 수직각도 마찬가지로 얻을 수가 있다.

따라서, 이 측량기는 어느 정도 불완전한 시준이어도 정확한 각도측정값을 얻을 수 있고, 또한 측정에 소요되는 시간을 단축할 수 있다는 효과를 거두게 된다.

다른 공지기술의 예로서는 하기 특허문헌2에 자동시준장치에 시준망원경과 광각 디지털 카메라가 설치되어 있어서, 우선 광각 디지털카메라로 타겟을 시준축 부근에 포착한 후에 촬상장치(영역센서)와 시준망원경으로 절환하여 타겟을 정확하게 자동 시준하는 것도 개시되어 있다.

특허문헌1: 일본 특허제3748112호

특허문헌2: 일본 특허공개제2007-21229호

그러나, 상기 특허문헌1에 개시된 측량기에서는 측정할 때마다 시준망원경(3)을 한쪽 눈으로 들여다 보는 것이 관측자에게 피로를 주어 시준조작이 편하지 않다는 문제가 남아 있다.

한편, 상기 특허문헌2에 개시된 자동시준측량기로서는 시준망원경을 한쪽 눈으로 들여다 볼 필요가 없어 익숙치 못한 관측자이어도 쉽게 고정밀도의 측정이 가능하지만 시준망원경의 시야내에 타겟을 포착하고, 게다가 시준완료까지에 시간이 걸려 수동식 측량기에 비하여 측정에 필요한 시간이 걸린다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 편하게 시준조작을 할 수 있음과 아울러 고정밀도의 측정을 단시간에 할 수 있게 한 수동식 측량기를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 청구항 1에 연관된 발명의 수동기 측량기에서는, 측정지점에 설치한 타겟을 향하여 시준축을 따라 시준광을 출사하는 시준광 송광계와, 시준망원경의 시야내에 포착한 정경의 화상을 얻는 영역센서, 화상을 표시하는 표시부, 상기 타겟에서 반사되어온 시준광을 상기 영역센서로 수광함으로써 상기 타겟을 검출하는 시준광검출부, 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역 및 상기 타겟을 나타내는 기호를 상기 표시부에 애니메이션 화상으로서 표시하고, 상기 시준망원경의 수동조작에 의하여 상기 타겟이 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역에 포착되었을 때 시준완료로 판단하여 각도측정조작을 함과 아울러, 상기 타겟의 상기 시준으로부터의 편차에 따라 각도측정치를 보정하는 연산제어부를 갖춘 시준보조장치를 갖추고 있다. 여기서 상기 애니메이션 화상은 상기 시준축에 접근됨에 따라서 상기 시준축으로부터의 편차가 확대되어 표시되도록 하였다.

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청구항 3에 연관된 발명에서는 청구항 1에 연관된 발명에 있어서, 상기 타겟을 나타내는 기호는 상기 시준축에서 소정편차내를 나타내는 영역내에 들어가면 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나가 변하도록 되어 있다.

청구항 4에 연관된 발명에서는 청구항 1 또는 3에 연관된 발명에 있어서, 상기 타겟을 나타내는 기호는 상기 타겟이 상기 시준망원경의 시야 밖으로 나가면 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나가 변함과 동시에 상기 시준망원경을 되돌리는 방향을 나타내도록 되어 있다.

청구항 5에 연관된 발명에서는 청구항 1 또는 3에 연관된 발명에 있어서, 상기 타겟을 나타내는 기호는 상기 타겟에서 반사되어오는 시준광이 너무 약할때 또는 너무 강할 때는 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나가 변하도록 되어 있다.

청구항 6 연관된 발명에서는 청구항 1 또는 3에 연관된 발명에 있어서, 광각 디지털 카메라를 구비하여, 상기 연산제어부는 최초에 상기 광각 디지털 카메라에서 얻어진 화상을 상기 표시부에 표시하고, 또한 상기 시준망원경의 시야를 상기 표시부에 표시하며, 상기 타겟이 상기 시준망원경의 시야내에 포착되었다고 판단했을 때에 상기 광각 디지털 카메라에서 얻어진 화상에서 상기 애니메이션 화상으로 절환하도록 하였다.

청구항 7에 연관된 발명에서는 청구항 1 또는 3에 연관된 발명에 있어서, 상기 시준망원경의 광학계에 거리측정부를 구비하여, 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역가 상기 거리측정부에 의한 거리측정이 가능하게 되는 영역에 의해 정해졌다.

청구항 8에 연관된 발명에서는 청구항 7에 연관된 발명에 있어서, 상기 타겟을 나타내는 기호가 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역에 들었을 때 자동으로 거리측정을 할 수 있도록 하였다.

청구항 9에 연관된 발명에서는 청구항 1 또는 3에 연관된 발명에 있어서, 상기 타겟을 시준축 상에 위치시키기 위하여 상기 표시부에 시준망원경의 회전방향을 나타내는 일러스트레이션이 표시되도록 하였다.

청구항 10에 연관된 발명에서는 청구항 9에 연관된 발명에 있어서, 상기 시준망원경의 회전방향을 나타내는 일러스트레이션은 시준망원경의 일러스트레이션과 시준망원경의 회전방향을 나타내는 화살표, 또는 미동나사의 일러스트레이션과 미동나사의 회전방향을 나타내는 화살표로 하였다.

청구항 1에 연관된 발명에서는, 측정지점에 설치한 타겟을 향하여 시준축을 따라 시준광을 출사하는 시준광 송광계와, 시준망원경의 시야내에 포착한 정경의 화상을 얻는 영역센서, 화상을 표시하는 표시부, 상기 타겟에서 반사되어온 시준광을 상기 영역센서로 수광함으로써 상기 타겟을 검출하는 시준광 검출부, 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역 및 상기 타겟을 나타내는 기호를 상기 표시부에 애니메이션 화상으로 표시하고, 상기 시준망원경의 수동조작에 의하여 상기 타겟이 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역내에 포착되었을 때에 시준완료로 판단하여 각도측정조작을 함과 동시에, 상기 타겟의 상기 시준축으로부터의 편차에 따라 각도측정치를 보정하는 연산제어부를 갖추고 있는 시준보조장치를 구비하였음으로, 관측자가 표시부의 애니메이션 화상을 양쪽 눈으로 보면서 타겟을 시준할 수 있음과 더불어, 어느 정도 불완전한 시준이어도 상관없이 편한 시준조작으로 고정밀도의 각도측정을 신속하게 행할 수 있다.

또한, 추가로, 상기 애니메이션 화상은 상기 시준축에 접근함에 따라서 상기 시준축으로부터의 편차가 확대되어 표시되도록 하였음으로 한층 더 시준조작이 편하다.

청구항 3에 연관된 발명에서는, 추가로, 상기 타겟을 나타내는 기호는 상기 시준축으로부터 소정 편차내를 나타내는 영역내에 들면 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나가 변하도록 되었기 때문에 시준완료를 알 수 있어 더더욱 시준조작이 편하다.

청구항 4에 연관된 발명에서는, 추가로, 상기 타겟을 나타내는 기호는 상기 타겟이 상기 시준망원경의 시야 밖으로 나가면, 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나가 변함과 동시에 상기 시준망원경을 되돌리는 방향을 나타내도록 되었기 때문에 타겟이 시준망원경의 시야 밖으로 나갔다는 것을 바로 알 수 있어서 즉시로 타겟을 시준망원경의 시야내로 되돌리는 조작을 할 수 있어 더더욱 시준조작이 편하다.

청구항 5에 연관된 발명에서는, 추가로, 상기 타겟을 나타내는 기호는 상기 타겟에서 반사되어오는 시준광이 너무 약할 때 또는 너무 강할 때에는 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나가 변하도록 되었기 때문에 충분한 정도의 측정이 안되는 것을 미리 알 수가 있다.

청구항 6에 의한 발명에서는, 추가로, 상기 시준망원경의 광학계와는 별도의 광각 디지털 카메라를 구비하고, 상기 연산제어부는 최초로 상기 광각 디지털 카메라에서 얻어진 화상을 상기 표시부에 표시하고, 또한 상기 시준망원경의 시야를 상기 표시부에 표시하며, 상기 타겟이 상기 시준망원경의 시야내에 포착되었다고 판단했을 때에 상기 광각 디지털 카메라에서 얻어진 화상으로부터 상기 애니메이션 화상으로 절환되도록 하였기 때문에 타겟을 신속하게 시준망원경의 시야내에 포착할 수가 있어서 한층 더 시준조작이 편하므로 더욱이 신속한 측정이 가능해진다.

청구항 7에 의한 발명에서는, 추가로, 상기 시준망원경의 광학계에 거리측정부를 구비하여, 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역이 상기 거리측정부에 의한 거리측정이 가능하게 되는 영역에 의해 정해졌음으로, 편한 시준조작으로 고정밀도의 거리측정도 신속하게 할 수 있다.

청구항 8에 의한 발명에서는, 추가로, 상기 타겟을 나타내는 기호가 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역에 들었을 때 자동으로 거리측정을 할 수 있어서 더더욱 시준조작이 편하고, 나아가 신속한 측정이 가능해진다.

청구항 9에 의한 발명에서는, 추가로, 상기 타겟을 시준축 상에 위치시키기 위하여 상기 표시부에 시준망원경의 회전방향을 나타내는 일러스트레이션이 표시되도록 하였기 때문에, 초보자라 하여도 시준망원경을 회전시키는 방향을 잘못 아는 일이 없어져 시준조작이 한층 편하게 된다.

청구항 10에 의한 발명에서는, 추가로, 상기 시준망원경의 회전방향을 나타내는 일러스트레이션은 시준망원경의 일러스트레이션과 시준망원경의 회전방향을 나타내는 화살표, 또는 미동나사의 일러스트레이션과 미동나사의 회전방향을 나타내는 화살표로 하였음으로, 초보자라 하여도 항상 적절한 시준조작이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 측량기의 블록도,
도 2는 상기 측량기의 표시부에 광각 디지털 카메라로 포착한 화상이 표시된 상태를 나타내는 도면,
도 3은 상기 표시부에 시준조작을 용이하게 하기 위한 애니메이션 화상이 표시된 상태를 나타내는 도면,
도 4는 종래 측량기의 광학적 경로도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 측량기의 표시부에 시준조작을 용이하게 하기 위한 애니메이션 화상이 표시된 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 수동식 측량기(이하 간단하게 측량기라 기재함)로서, 토탈 스테이션을 예로 들어 본 발명의 바람직한 실시예의 형태에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 이 측량기의 블록도이고, 도 2는 표시부에 광각 디지털 카메라로 포착한 화상이 표시된 상태를 나타내는 도면이며, 도 3은 표시부에 수동시준을 용이하게 하기 위한 애니메이션 화상이 표시된 상태를 나타내는 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 이 측량기는 수동시준을 위한 시준망원경으로서, 시준축 O상에 대물렌즈(11), 초점렌즈(14), 정립 프리즘(16), 초점판(15), 접안렌즈(12)를 구비한다. 관측자는 접안렌즈(12)를 들여다 보고 수동시준을 향할 수 있다.

또한, 이 측량기는 도시하지 않은 타겟까지의 거리를 측정하기 위해 거리측정부(30)로서, 적외선 레이저 광의 거리측정광 L을 출사하는 발광다이오드 등의 발광소자(32)와, 상기 거리측정광 L을 시준축 O을 따라 송광하기 위한 집광렌즈(34) 및 하프미러(36), 미러(38)로 이루어지는 거리측정광 송광계, 타겟에서 반사되어오는 거리측정광 L을 선택하여 반사시키는 다이크로익 미러(40), 다이크로익 미러(40)에서 반사된 거리측정광 L을 수광하는 포토 다이오드 등의 수광소자(42)로 이루어지는 거리측정광 수광계, 발광소자(32)의 발광을 제어함과 동시에 수광소자(42)로부터의 전기신호에 의해 타겟까지의 거리를 산출하는 거리검출부(거리측정 CPU)(44)를 갖추고 있다.

발광소자(32)에서 출사된 거리측정광 L은 집광렌즈(34), 하프미러(36), 미러(38), 대물렌즈(11)를 거쳐 타겟을 향하여 송광된다. 그리고 타겟에서 반사된 거리측정광 L은 방금 지나온 광로를 역진하여 다이크로익 미러(40)에 입사된다. 다이크로익 미러(40)는 거리측정광 L만을 선택하여 반사하므로 거리측정광 L만이 수광소자(42)에 입사된다. 수광소자(42)는 거리측정광 L을 전기신호로 하여 거리검출부(44)에 송출한다. 거리검출부(44)는 거리측정광 L을 변조하기 위한 변조신호를 발광소자(32)로 보내고 있고, 발광소자(32)로 보낸 변조신호와 수광소자(42)에서 보내온 전기신호의 위상차로부터 타겟까지의 거리를 산출하고, 이 거리를 연산제어부(메인 CPU)(46)에 보낸다. 연산제어부(46)는 측정한 거리를 표시부(48)에 표시한다.

연산제어부(46)에서는 수직각 측정부(수직 엔코더)(50) 및 수평각 측정부(수평 엔코더)(52)에서 수직각 및 수평각도 보내져 와있다. 연산제어부(46)는 수신한 수직각 및 수평각도 표시부(48)에 표시한다. 연산제어부(46)에는 기억부(54)와 통신부(56)도 접속되어 있어서 측정치 등을 기억부(54)에 저장하거나 통신부(56)를 통해 도시하지 않은 외부기기와 송수신하거나 할 수 있도록 되어 있다.

위에 설명한 것은 종래의 토탈 스테이션과 같으나, 이 측량기는 추가로 광각 디지털 카메라와 시준보조장치(70)를 구비한다.

광각 디지털 카메라(60)는 대물렌즈(62), 초점렌즈(64) 및 CCD영역센서 등의 영역센서(66)로 이루어지고, 시준축 O와 평행한 광축 O1을 갖추고 있다. 그리고 영역센서(66)의 수광면의 중심은 광축 O1상에 위치해 있다. 영역센서(66)에서 얻어진 화상은 연산제어부(46)로 보내지고, 다시 표시부(48)로 보내져 도 2에 도시한 바와 같이 표시된다. 이 광각 디지털 화상에는 시준축 O를 표시하기 위한 십자선(86)과, 시준망원경(3)의 시야(88)도 표시된다. 시준망원경(3)의 십자선(86)의 중심(86c)이 시준축 O를 표시한다.

광각 디지털 카메라(60)의 광축 O1은 시준축 O에서 오프셋되어 있음으로, 연산제어부(46)는 이 오프셋을 고려하여 십자선(86)을 표시부(48)에 표시한다. 광각 디지털 카메라(60)가 오토 포커스 기능을 갖고 있는 경우는 그 광학계의 포커스 위치에서 타겟(84)까지의 거리를 추측하고, 이 거리도 고려해서 십자선(86)을 표시부(48)에 표시한다. 물론, 광각 디지털 카메라(60)에서 얻은 화상의 십자선(86)을 개략 시준하는 것이므로 단순히 광각 디지털 카메라(60)의 광축 O1에 일치시켜서 십자선(86)을 표시하여도 되고, 십자선(86)을 표시하지 않아도 된다.

따라서 관측자는 표시부(48)에 표시된 화상을 보면서 타겟(84)을 시준망원경(3)의 시야(88)내에 포착되도록 시준망원경(3)을 회전시킨다. 여기서 연산제어부(46)는 타겟(84)을 시준망원경(3)의 시야(88)내에 포착했다고 판단하면 시준보조장치(70)를 시동시켜 표시부(48)에 표시하는 화상을 광각 디지털 카메라(60)에서 포착한 화상으로부터 시준망원경(3)에서 포착한 애니메이션 화상으로 절환한다. 물론, 타겟(84)을 십자선(86)의 중심(86c) 부근에 포착했을 때 도시하지 않은 측정개시보턴을 누름으로써 시준보조장치(70)를 시동시켜도 좋다. 시준보조장치(70)가 시동되면 표시부(48)의 화상은 도 3에 나타낸 바와 같이 시준망원경(3)에서 포착한 화상에 의거한 애니메이션 화상으로 절환됨과 아울러, 비프음, 사람 목소리 또는 적당한 음성으로 알리도록 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 시준보조장치(70)는 거리측정광 L과는 다른 파장의 적외선 레이저광의 시준광 R을 출사하는 발광다이오드 등의 발광소자(72)와, 이 시준광 R을 시준축 O를 따라서 송광하기 위한 집광렌즈(74), 미러(76)(38)로 이루어지는 시준광 송광계와, 타겟(84)으로부터 시준축 O를 따라서 반사해 오는 시준광 R을 선택적으로 반사시키는 다이크로익 미러(78), 다이크로익 미러(78)에서 반사된 시준광 R을 수광하는 CCD영역센서 등의 영역센서로 이루어지는 시준광 수광계, 발광소자(72)의 발광을 제어함과 동시에 영역센서(80)에서 얻어진 화상으로부터 타겟(84)의 시준축 O에서의 수평각 편차 △H(도시 생략) 및 수직각 편차 △V(도시 생략)를 검출하는 시준광 검출부(시준 CPU)(82), 상기한 연산제어부(46) 및 표시부(48)로 이루어진다.

그리고 연산제어부(46)는 표시부(48)에 광각 디지털 카메라(60)의 화상을 표시함과 아울러, 이 화상 위에 시준망원경(3)의 시야(88)를 표시하는 것, 타겟(84)이 시준망원경(3)의 시야(88)내에 포착되었다고 판단했을 때에 광각 디지털 카메라(60)에서 얻어진 화상으로부터 시준망원경(3)에서 얻어진 화상에 의거한 애니메이션 화상으로 절환함과 동시에, 비프음, 사람 목소리 또는 적당한 음성으로 알리고, 이 애니메이션 화상에는 시준망원경(3)의 시야(88)에서의 타겟(84)으로부터의 반사광에 따라 타겟(84)의 방향을 표시하는 기호(92)를 표시하고, 또한 거리측정이 가능하게 되는 영역(94)도 표시하는 것, 표시부(48)에 있어서 타겟(84)을 표시하는 기호(92)가 상기 영역(94)내에 들어오면 타겟(84)을 표시하는 기호(92)의 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나를 변하게 함과 동시에 비프음, 사람 목소리 또는 적당한 음성으로 알리도록 하는 것, 타겟(84)에서 반사되어오는 시준광이 너무 약하거나 또는 너무 강한 경우에 타겟(84)을 표시하는 기호(92)의 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나를 변하게 함과 동시에 비프음, 사람 목소리 또는 적당한 음성으로 알리도록 하는 것, 타겟(84)이 시준망원경(3)의 시야(88) 밖으로 나가면 타겟(84)을 표시하는 기호(92)는 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나를 변하게 함과 동시에 시준망원경(3)을 되돌리는 방향을 표시하고, 추가로 비프음, 사람 목소리 또는 적당한 음성으로 알리도록 하는 것 등을 실행할 수 있도록 되어 있다.

발광소자(72)로부터 출사된 시준광 R은 집광렌즈(74), 미러(76)(36)(38), 대물렌즈(11)를 거쳐 타겟(84)을 향하여 송광된다. 타겟(84)에서 반사된 시준광 R은 방금 온 광로를 역진하여 대물렌즈(11) 및 다이크로익 미러(40), 초점렌즈(14)를 투과하여 다이크로익 미러(78)에 입사된다. 다이크로익 미러(78)는 시준광 R을 선택적으로 반사하여 영역센서(80)에 입사시킨다. 영역센서(80)는 시준축 O상을 역진해온 시준광 R이 수광면의 중심에 입사되도록 셋트되어 있다. 영역센서(80)에서 얻어진 화상은 시준광 검출부(82)로 보내지고, 나아가 연산제어부(46)에서 타겟(84)을 보기 쉽게한 애니메이션 화상으로 변환된 후에 도 3의 (A),(B), (C), (D)에 나타낸 바와 같이 표시부(48)에 표시된다.

도 3의 (A)는 광각 디지털 카메라(60)로 포착한 화상으로부터 시준망원경(3)으로 포착한 화상으로 절환된 직후를 나타낸다. 타겟(84)을 표시하는 기호(92)는 착색된 사각형으로 눈에 띄게 된다. 물론, 기호(92)의 형상은 원, 사각형, 기타의 적절한 형상이어도 좋다. 영역센서(80)에서 얻어진 화상으로부터의 애니메이션 화상으로 변환하려면 시준광 검출부(82)는 타겟(84)의 시준축 O로부터의 수평각 편차 △H 및 수직각 편차 △V를 구하고, 양 편차 △H, △V를 연산제어부(46)로 보낸다. 연산제어부(46)는 양 편차 △H, △V에 근거하여 타겟(84)을 표시하는 기호(92)를 표시부(48)에 표시한다. 또한, 표시부(48)에는 수평각 편차 △H, 수직각 편차 △V, 양 편차 △H, △V에도 근거하여 보정한 수평각 H 및 수직각 V가 수치로도 표시된다. 또한, 표시부(48)에는 거리측정부(30)에 의해 거리측정 가능한 영역(94)이 시준축 O를 나타내는 점(90)과 함께 표시된다. 이 영역(94)은 통상은 시준축 O를 나타내는 점(90)을 중심으로 하는 원이고, 시준축 O에서부터 소정 편차내라는 것을 나타내고 있으나, 경우에 따라서는 사각형 등의 적절한 형상을 선택하는 것도 가능하다. 표시부(48)에 있어서는 시준축 O를 표시하는 점(90)으로부터의 편차 r은 실제의 편차에 비례하여 표시되는 것은 아니고 시준축 O를 나타내는 점(90)에 접근함에 따라 편차 r을 확대하여 예를 들어 실제의 편차의 대수에 비례하도록 표시한다. 관측자는 타겟(84)을 표시하는 기호(92)가 거리측정 가능한 영역(94)에 들어가도록 시준망원경(3)을 회전시킨다. 이것은 광파거리계로는 타겟(84)이 시준축 O로부터 소정의 이탈량 이내가 아니면 사이클릭 에러가 발생하여 오차가 생기는 원인으로 되기 때문이다.

연산제어부(46)는 타겟(84)을 표시하는 기호(92)가 거리측정 가능한 영역(94) 내에 들어 있는지 여부를 감시하고 있고, 기호(92)가 거리측정 가능한 영역(94) 내에 들었다고 판단했을 경우는 도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이 기호(92)의 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나를 변화시킴과 동시에 비프음, 사람 목소리 또는 적당한 음성으로 알리고, 나아가 거리검출부(44)에 명령을 보내서 자동으로 거리측정을 한다. 물론, 거리측정은 자동으로 하지 않고 도시하지 않은 측정보턴을 누름으로써 실행되도록 하여도 좋다. 복수의 타겟(84)을 표시하는 기호(92)가 거리측정 가능한 영역(94)에 들어버렸을 경우는 경보를 표시부(48)에 표시함과 동시에 음성으로도 경보하여 거리측정 작업을 중지한다. 거리측정이 완료되면 음성출력부(58)에 의해 음성으로도 측정완료를 알린다. 거리검출부(44)에서 얻어진 거리 S는 연산제어부(46)로 보내진다. 연산제어부(46)는 수직각 측정부(50) 및 수평각 측정부(52)에서 보내져온 수직각 및 수평각에, 시준광검출부(82)에서 보내져온 수직각 편차 △V 및 수평각 편차 △H를 소정의 함수에 대입하여 가감산 보정하여 정확한 수직각 V 및 수평각 H를 산출한다. 이들 거리 S, 수직각 V, 수평각 H, 수직각 편차 △V, 수평각 편차 △H도 표시부(48)에 수치로도 표시된다. 이들 측정치는 기억부(54)에 저장된다.

타겟(84)이 너무 먼거리라는 등의 이유로 반사되어오는 시준광 R이 너무 약할 경우는 도 3의 (C)에 나타낸 바와 같이, 기호(92)의 색, 형상, 또는 색과 형상의 어느 하나를 변화시키고 음성 경보를 발하여 거리측정의 정밀도가 나빠지는 것을 미리 알린다. 반대로, 타겟(84)이 너무 가까운 등의 이유로 반사되어오는 시준광 R이 너무 강한 경우도 기호(92)의 색, 형상, 또는 색과 형상의 어느 하나를 변화시키고 음성 경보를 발하여 거리측정의 정밀도가 나빠지는 것을 미리 알린다.

잘못해서 타겟을 시준망원경(3)의 시야(88)에서 이탈되게 하였을 경우는 도 3의 (D)에 나타낸 바와 같이 기호(92)의 색, 형상, 또는 색과 형상의 어느 하나를 변화시키고 음성 경보를 발함과 동시에, 타겟(84)을 시준망원경(3)의 시야(88)에서 이탈케한 직전의 위치에서 시준망원경의 회전방향과 역방향을 표시하는 삼각형 또는 화살표 등의 기호로 표시된다. 타겟(84)을 시준망원경(3)의 시야(88)에서 이탈케한 직후이면 시준망원경(3)을 기호(92)의 표시방향으로 회전시키면 간단하게 타겟(84)을 시준망원경(3)의 시야(88)내로 다시 포착할 수 있다.

본 실시예에 따르면 시준보조장치(70)를 구비하여 시준축 O를 표시하는 점(90) 및 타겟(84)을 표시하는 기호(92)를 표시부(48)에 애니메이션 화상으로서 표시하고, 시준망원경(3)의 수동 조작에 의해 타겟(84)을 표시하는 기호(92)가 시준점 O를 표시하는 점(90)에서 소정 편차내에 포착되었을 때에 시준완료로 판단하여 거리측정과 각도측정을 행함과 아울러, 측정각도값을 타겟(84)의 시준축 O로부터의 편차에 따라 보정하였기 때문에 관측자가 표시부(48)의 애니메이션 화상을 두눈으로 보면서 타겟(84)의 시준을 할 수 있음과 아울러 약간 불완전한 시준이어도 좋고, 편한 시준조작으로 고정밀도의 거리측정과 각도측정을 단시간에 행할 수 있다. 특히, 애니메이션 하상은 시준축 O를 표시하는 점(90)과, 거리측정부(30)에 의한 거리측정이 가능해지는 영역(94), 타겟(84)을 표시하는 기호(92)로 이루어져, 시준축 O에 접근함에 따라 시준축 O로부터의 편차 r이 확대되어 표시되도록 하였기 때문에 한층 시준조작이 편하다.

또한, 타겟(84)을 표시하는 기호(92)는 거리측정부(30)에 의한 거리측정이 가능해지는 영역(94)내에 들면 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나가 변하게 됨과 동시에 음성으로 알리도록 하였기 때문에 시준완료를 알 수 있어 한층 시준조작이 편하다. 더욱이, 타겟(84)을 표시하는 기호(92)는 타겟(84)이 시준망원경(3)의 시야(88) 밖으로 나가면 색, 형상 (예컨대 하살표), 또는 색 및 형상의 어느 하나를 변화시키고 음성 경보를 발함과 동시에, 시준망원경(3)을 되돌리는 방향을 표시하도록 하였기 때문에 타겟(84)이 시준망원경(3)의 시야(88) 밖으로 나간 것을 바로 알 수 있어서 즉시 타겟(84)을 시준망원경(3)의 시야(88) 내로 되돌리는 조작을 할 수 있어서 한층 시준조작이 편하다. 더욱이 타겟(84)을 표시하는 기호(92)는 타겟(84)에서 반사되어오는 시준광 R이 너무 약하거나 너무 강할 때는 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나를 변화시킴과 동시에, 음성 경보를 발하도록 했기 때문에 충분한 정밀도로 측정이 곤란하다는 것을 미리 알 수가 있어서 정밀도가 나쁜 측정을 방지할 수 있다.

또한 디지털 카메라(60)를 구비하고, 연산제어부(46)는 최초에 광각 디지털 카메라(88)에서 얻어진 화상을 표시부(48)에 표시하고, 타겟(84)을 표시부(48)에 표시한 시준망원경(3)의 시야(88)내에 포착했다고 판단했을 때에 광각 디지털 카메라(60)에서 얻어진 화상으로부터 시준망원경(3)에서 얻어진 화상에 의거한 애니메이션 화상으로 절환하도록 하였기 때문에 타겟(84)을 신속하게 시준망원경(3)의 시야(88)내로 포착하여 시준할 수 있어서 한층 시준조작이 편하며 게다가 측정을 단시간에 행할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제2실시예에 관하여 도 5에 의거하여 설명한다. 본 실시예의 측량기는 시준망원경을 회전시키는 방향을 표시하는 일러스트도 표시부(48)에 표시한 것으로, 그밖에는 제1실시예의 측량기와 대략 동일하다. 그리하여 제1실시예와 같은 부분에는 도 5에 제1실시예와 같은 부호를 부여하는 것으로 설명을 생략하고 제1실시예와 다른 부분에 관해서만 설명한다.

타겟의 시준축으로부터의 수직각 편차 및 수평각 편차가 모두 소정값 미만인 경우에 표시되는 일러스트는 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이 시준축을 표시하는 점(90), 타겟을 표시하는 기호(92) 및 거리측정 가능한 영역(94) 이외에, 수직 미동나사를 나타내는 일러스트(102)와, 수평 미동나사를 나타내는 일러스트(104), 각 미동나사(102)(104)의 회전방향을 나타내는 화살표(102a)(104a)이다. 또한 표시부(48)에는 타겟의 시준축으로부터의 수직각 편차 및 수평각 편차를 나타내는 수치도 표시된다. 관측자는 각 미동나사(102)(104)를 화살표(102a)(104a)의 방향으로 회전시키면 된다. 그리고, 본 실시예에서는 거리측정 가능한 영역(94)을 정방향으로 했다. 이것은 프로그램을 간소화하여 측정시간을 단축시키기 위해서이다. 또한 관측자의 수동시준을 용이하게 하기 위해서 표시부(48)에는 십자선(96)도 표시하였다.

타겟의 시준축으로부터의 수직각 편차 및 수평각 편차가 모두 소정값 이상인 경우에 표시되는 일러스트는 도 5의 (C)에 나타낸 바와 같이, 시준망원경을 표시하는 일러스트(106)(108)와, 시준망원경의 수직방향 및 수평방향 각각의 회전방향을 표시하는 화살표(106a)(108a)이다. 관측자는 시준망원경을 직접 손으로 쥐고 화살표(106a)(108a) 방향으로 회전시키면 된다. 시준망원경이 시준축 방향으로 회전해가서 타겟의 시준축으로부터의 수직각 편차 또는 수평각 편차가 소정값 미만이 되었을 때는 시준망원경을 표시하는 일러스트(106)(108)가 미동나사를 표시하는 일러스트(102)(104)로 절환됨과 아울러, 비프음, 사람의 목소리 또는 적당한 음성으로 알리도록 한다.

타겟의 시준축으로부터의 수직각 편차 및 수평각 편차의 한쪽이 소정값 이상이고 다른 쪽이 소정값 미만인 경우를 도 5의 (B)에 나타낸다. 도 5에서는 수직각 편차가 소정값 이상이고 수평각 편차가 소정값 미만인 경우를 나타내고 있으며, 소정값 이상인 편차를 갖는 수직방향에 대하여는 시준망원경의 일러스트(106)와, 시준망원경의 회전방향을 표시하는 화살표(106a)가 표시되고, 소정값 미만인 편차를 갖는 수평방향에 대하여는 미동나사의 일러스트(104)와 미동나사(104)의 회전방향을 표시하는 화살표(104a)가 표시되어 있다.

그런데, 도 5의 (A)~(C)에 나타낸 것은 시준망원경이 정위치인 경우이고, 시준망원경을 접안렌즈측에서 본 일러스트기 표시되어 있다. 시준망원경이 반전된 경우에는 도 5의 (D)에 나타낸 바와 같이, 시준망원경(3)의 일러스트도 대물렌즈측에서 본 일러스트로 변경되도록 되어 있다. 단, 시준망원경이 정반 어느 위치에 있더라도 같은 일러스트를 사용해도 된다. 어떤 경우라도 타겟의 시준축으로부터의 수직각 편차 및 수평각 편차를 표시하는 수치도 표시부(48)에 표시된다. 물론, 본 실시예에서는 관측자가 도 5에 나타낸 바와 같은 일러스트를 불필요하다고 느낄 경우에는 이와 같은 일러스트를 표시하지 않도록 할 수도 있다.

본 실시예에 따르면 시준망원경을 직접 회전시킬건가, 아니면 미동나사를 회전시킬건가, 그 회전방향이 일러스트로 표시부(48)에 표시됨으로, 초보자라도 시준조작을 잘못하는 일이 거의 없게 되어 시준조작이 한층 편해진다.

그런데, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 각종의 변형이 가능하다. 예를 들어 상기 실시예에서는 본 발명을 토탈 스테이션에 적용햇으나, 본 발명은 전자 경위의(측각의)에도 적용할 수 있는 것이다. 이경우 전자 경위의의 시준망원경 광학계를 상기 실시예의 시준망원경 광학계로 바꿔놓고 전자 경위의의 표시부를 상기 실시예의 표시부로 바꿔 놓음으로써 본 발명을 달성할 수 있다. 또한 상기 실시예에서는 시준축 O를 표시하는 점(90)과, 거리측정부(30)에 의한 거리측정이 가능해지는 영역(94)이 표시되었는데, 거리측정이 가능해지는 영역(94)을 표시하지 않아도 된다. 더욱이, 상기 실시예에서는 광각 디지털 카메라(60)를 구비하여 타겟(84)을 시준망원경(3)이 시야(88)내에 포착하기 쉽게 했었는데, 비용절감을 위해 광각 디지털 카메라(60)를 생략하고 조준장치(전방가늠자 및 후방가늠자 또는 광학조준기를 마련하여 타겟(84)을 시준망원경(3)의 시야(88)내에 들도록 하는 것)로 타겟(84)을 시준망원경(3)의 시야(88)에 포착하도록 해도 된다.

3 -- 시준망원경, 30 -- 거리측정부,
46 -- 연산제어부, 48 -- 표시부,
60 -- 광각 디지털 카메라, 70 -- 시준보조장치,
80 -- 영역센서, 84 -- 타겟,
88 -- 시준망원경의 시야, 90 -- 시준축을 나타내는 점,
92 -- 타겟을 나타내는 기호, 94 -- 거리측정가능 영역,
O -- 시준축.

Claims (10)

1. 측정지점에 설치한 타겟을 향하여 시준축을 따라 시준광을 출사하는 시준광 송광계와, 시준망원경의 시야내에 포착한 정경의 화상을 얻는 영역센서, 화상을 표시하는 표시부, 상기 타겟에서 반사되어온 시준광을 상기 영역센서로 수광함으로써 상기 타겟을 검출하는 시준광검출부, 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역 및 상기 타겟을 나타내는 기호를 상기 표시부에 애니메이션 화상으로서 표시하고, 상기 시준망원경의 수동조작에 의하여 상기 타겟이 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역에 포착되었을 때 시준완료로 판단하여 각도측정조작을 함과 아울러, 상기 타겟의 상기 시준으로부터의 편차에 따라 각도측정치를 보정하는 연산제어부를 갖추며, 상기 애니메이션 화상은 상기 시준축에 접근됨에 따라서 상기 시준축으로부터의 편차가 확대되어 표시된 시준보조장치를 구비한 수동식 측량기.
2. 삭제
3. 상기 타겟을 나타내는 기호는 상기 시준축에서 소정편차내를 나타내는 영역내에 들어가면 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나가 변하도록 된 청구항 1에 기재된 시준보조장치를 구비한 수동식 측량기.
4. 상기 타겟을 나타내는 기호는 상기 타겟이 상기 시준망원경의 시야 밖으로 나가면 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나가 변함과 동시에 상기 시준망원경을 되돌리는 방향을 나타내도록 된 청구항 1 또는 3에 기재된 시준보조장치를 구비한 수동식 측량기.
5. 상기 타겟을 나타내는 기호는 상기 타겟에서 반사되어오는 시준광이 너무 약할때 또는 너무 강할 때는 색, 형상, 또는 색 및 형상의 어느 하나가 변하도록 된 청구항 1 또는 3에 기재된 시준보조장치를 구비한 수동식 측량기.
6. 광각 디지털 카메라를 구비하여, 상기 연산제어부는 최초에 상기 광각 디지털 카메라에서 얻어진 화상을 상기 표시부에 표시하고, 또한 상기 시준망원경의 시야를 상기 표시부에 표시하며, 상기 타겟이 상기 시준망원경의 시야내에 포착되었다고 판단했을 때에 상기 광각 디지털 카메라에서 얻어진 화상에서 상기 애니메이션 화상으로 절환하도록 된 청구항 1 또는 3에 기재된 시준보조장치를 구비한 수동식 측량기.
7. 상기 시준망원경의 광학계에 거리측정부를 구비하여, 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역가 상기 거리측정부에 의한 거리측정이 가능하게 되는 영역에 의해 정해진 청구항 1 또는 3에 기재된 시준보조장치를 구비한 수동식 측량기.
8. 상기 타겟을 나타내는 기호가 상기 시준축에서 소정 편차내를 나타내는 영역에 들었을 때 자동으로 거리측정을 할 수 있도록 된 청구항 7에 기재된 시준보조장치를 구비한 수동식 측량기.
9. 상기 타겟을 시준축 상에 위치시키기 위하여 상기 표시부에 시준망원경의 회전방향을 나타내는 일러스트레이션이 표시되도록 된 청구항 1 또는 3에 기재된 시준보조장치를 구비한 수동식 측량기.
10. 상기 시준망원경의 회전방향을 나타내는 일러스트레이션은 시준망원경의 일러스트레이션과 시준망원경의 회전방향을 나타내는 화살표, 또는 미동나사의 일러스트레이션과 미동나사의 회전방향을 나타내는 화살표인 청구항 9에 기재된 시준보조장치를 구비한 수동식 측량기.

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