(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測量対象に対し光を投射する投光手段と、該測量対象に配設されて上記投光手段から投射される光を反射する光線反射器と、この光線反射器により反射された光を位置検出用特徴光として受光するとともに、この位置検出用特徴光が対物レンズにより２次元の像として結像される受光手段と、測量機本体の姿勢を変化させる駆動手段とを備え、上記受光手段に結像される測量対象の像の中心点が上記対物レンズの光軸上に位置するように、上記受光手段からの出力信号に基づいて駆動手段を作動制御するようにした測量機の自動追尾装置において、
上記受光手段は、
上記対物レンズの光軸方向に直交する第１の設定方向に延びるように並設された多数の受光部を有し、上記対物レンズによる測量対象の２次元の像が入射する第１の光電変換手段と、
上記対物レンズの光軸方向に直交しかつ上記第１の設定方向と直交する第２の設定方向に延びるように並設された多数の受光部を有し、上記対物レンズによる測量対象の２次元の像が入射する第２の光電変換手段と、を備えており、
上記投光手段は、互いに直交する第１及び第２の設定方向にそれぞれ偏って十文字状に拡がるように光を投射する投光器を備え、測量対象に対し対物レンズの光軸に沿って光を投射するように構成されていることを特徴とする測量機の自動追尾装置。
【請求項２】
測量対象に対し光を投射する投光手段と、該測量対象に配設されて上記投光手段から投射される光を反射する光線反射器と、この光線反射器により反射された光を位置検出用特徴光として受光するとともに、この位置検出用特徴光が対物レンズにより２次元の像として結像される受光手段と、測量機本体の姿勢を変化させる駆動手段とを備え、上記受光手段に結像される測量対象の像の中心点が上記対物レンズの光軸上に位置するように、上記受光手段からの出力信号に基づいて駆動手段を作動制御するようにした測量機の自動追尾装置において、
上記受光手段は、
上記対物レンズからの光の一部を透過させる一方、残りを反射させるビームスプリッタと、
上記ビームスプリッタからの透過光を受光する位置に設けられ、該透過光の光軸方向に直交する第１の設定方向に延びるように並設された多数の受光部を有し、上記対物レンズによる測量対象の２次元の像が入射する第１の光電変換手段と、
上記ビームスプリッタからの反射光を受光する位置に設けられ、該反射光の光軸方向に直交しかつ上記第１の設定方向と直交する第２の設定方向に延びるように並設された多数の受光部を有し、上記対物レンズによる測量対象の２次元の像が入射する第２の光電変換手段と、を備えており、
上記投光手段は、互いに直交する第１及び第２の設定方向にそれぞれ偏って十文字状に拡がるように光を投射する投光器を備え、測量対象に対し対物レンズの光軸に沿って光を投射するように構成されていることを特徴とする測量機の自動追尾装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、
第１及び第２の光電変換手段はＣＣＤラインセンサであることを特徴とする測量機の自動追尾装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、
投光器は、一端部が発光源に接続されかつ他端部がそれぞれ第１及び第２の設定方向に並設された光ファイバの束を備えていて、上記発光源で発生した光を上記光ファイバの他端部から投射するように構成されていることを特徴とする測量機の自動追尾装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
第１及び第２の設定方向は、それぞれ鉛直方向及び水平方向に設定されており、
駆動手段は、測量機本体を鉛直軸及び水平軸の回りにそれぞれ回転作動させるように構成されていることを特徴とする測量機の自動追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動あるいは静止している測量対象に望遠鏡の光軸を一致させるようにした測量機の自動追尾装置に関し、特に上記測量対象から放射される位置検出用の特徴光を受光して、その受光位置に基づいて上記測量対象の位置を正確に検出するようにした光学式位置検出の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の測量機の自動追尾装置では、測量対象に対し位置検出用の特徴光を投射して該測量対象に配設された反射プリズムにより反射させ、この反射光を光電変換パネル等からなる受光手段により受光して、受光像の中心点と望遠鏡の光軸とが一致するように該望遠鏡を含む測量機本体の姿勢を変化させるようにしている。また、測量対象に投光手段を取付けて該投光手段から投射される特徴光を受光するようにしたものもある。
【０００３】
そして、受光像の中心点を望遠鏡の光軸と一致させるためには、例えば特開平６−３４７２７０号公報に開示されるように、上下左右に４分割された受光面を有する受光素子を用いたものや、特開平７−１９８３８３号公報に開示されるようにＣＣＤエリアセンサ等を用いたものが知られている。すなわち、４分割受光素子を用いたものでは、受光面を望遠鏡の光軸位置に対応する中央位置の周りに上下左右に４分割しておいて、それらの各分割面における受光量差に基づいて受光像の中心点を検出し、該中心点が上記受光面の中央位置に位置付けられるように測量機本体の姿勢を変化させる。また、ＣＣＤエリアセンサを用いたものでは、測量対象の像を画像データとして取込んで、該像の中心点のアドレスと望遠鏡の光軸位置に対応するＣＣＤエリアセンサの中心位置のアドレスとの偏差を演算し、そしてその偏差に応じて測量機本体の姿勢を変化させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者の従来技術の如く４分割受光素子を用いた場合には、測量機と測量対象との間の距離が変化して受光像の大きさが変化したときに、上記４分割受光素子の中央位置と受光像の中心点との偏差量が等しくても各分割面における受光量差が変化してしまい、この結果、測量機と測量対象との間の距離の変化に起因して測量対象の追尾精度に変動が生じるという不具合がある。
【０００５】
一方、後者のＣＣＤエリアセンサを用いた場合には、一般にＣＣＤエリアセンサの画像取込み周期が約１／６０秒であることから、これよりも短い時間間隔で位置検出を行い得ず、その上、ＣＣＤエリアセンサのエリア全体にわたる画像処理量が膨大なものであるので、画像処理演算に時間がかかってしまい、このため、高速の自動追尾が困難になるという不具合がある。尚、専用の高速画像処理装置を用いることも考えられるが、この場合には装置の大型化やコスト増大化の弊害が著しい。
【０００６】
加えて、上記従来の測量機の自動追尾装置においては、測量対象が遠く離れるに従い投光手段から投射される光が拡がって単位面積あたりの光量が小さくなることから、位置検出に必要な十分な光量を確保するために、遠距離の測量対象を追尾する場合には投光手段から投射する光の拡がり角を比較的狭くするようにしている。しかしこの場合には、測量対象からの反射光量は十分に大きくできるものの光の投射範囲が比較的狭くなるので、測量対象を見失い易くなるという不具合がある。
【０００７】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、受光手段の構成に工夫を凝らすことで、測量対象までの距離が変化しても追尾精度が変動しないようにするとともに、高速の追尾を行い得るようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の解決手段では、受光手段において、長手方向に並設された多数の受光部を有する２つの光電変換手段を互いに直交する２方向に延びるように配設し、それぞれの光電変換手段における受光位置に基づいて上記２方向について受光像の中心点を検出するようにした。
【０００９】
具体的には、請求項１記載の発明は、測量対象に対し光を投射する投光手段と、該測量対象に配設されて上記投光手段から投射される光を反射する光線反射器と、この光線反射器により反射された光を位置検出用特徴光として受光するとともに、この位置検出用特徴光が対物レンズにより２次元の像として結像される受光手段と、測量機本体の姿勢を変化させる駆動手段とを備え、上記受光手段に結像される測量対象の２次元の像の中心点が上記対物レンズの光軸上に位置するように、上記受光手段からの出力信号に基づいて駆動手段を作動制御するようにした測量機の自動追尾装置を対象とする。
【００１０】
そして、上記受光手段は、上記対物レンズの光軸方向に直交する第１の設定方向に延びるように並設された多数の受光部を有し、上記対物レンズによる測量対象の２次元の像が入射する第１の光電変換手段と、上記対物レンズの光軸方向に直交しかつ上記第１の設定方向と交差する第２の設定方向に延びるように並設された多数の受光部を有し、上記対物レンズによる測量対象の２次元の像が入射する第２の光電変換手段とを備えるものとし、
一方、上記投光手段は、互いに直交する第１及び第２の設定方向にそれぞれ偏って十文字状に拡がるように光を投射する投光器を備え、測量対象に対し対物レンズの光軸に沿って光を投射する構成とした。
【００１１】
この構成によれば、まず、投光手段から投射された光が光線反射器により反射されて、位置検出用特徴光として測量対象から放射されるようになり、この測量対象からの特徴光が第１及び第２の光電変換手段に受光され、その受光位置に基づいて第１及び第２の設定方向に関する上記測量対象の像の中心点位置が検出される。すなわち、上記第１の光電変換手段において特徴光を受光している受光部の範囲の中央位置が、上記測量対象の像の中心点の第１の設定方向に関する位置として検出される。同様に上記第２の光電変換手段において、上記測量対象の像の中心点の第２の設定方向に関する位置が検出される。そして、互いに交差する第１及び第２の設定方向のそれぞれに関する像の中心点位置が検出されれば、該像の中心点を特定して光軸位置との偏差を正確に求めることができ、この偏差に基づいて駆動手段により測量機本体の姿勢を変化させることによって、上記測量対象を正確に追尾することができる。
【００１２】
その際、測量機と測量対象との間の距離が変化して測量対象の像の大きさが変化したときでも、該像の中心点を正確に検出することができるため追尾精度の変動を防止することができる。また、第１及び第２の光電変換手段における多数の受光部はそれぞれ第１及び第２の設定方向にのみ並設されていればよいので、例えばＣＣＤエリアセンサ等に比べて受光部の数は格段に少なくて済む。このため、上記測量対象の像の中心点位置を求めるときに、不要な情報を著しく減少させて位置検出のための演算処理量を格段に少なくさせることができる。しかも、第１及び第２の設定方向が互いに直交しているので、測量対象の像の中心点位置が上記第１及び第２の設定方向に関して検出されれば、この検出結果から直接的に上記測量対象の像の中心点位置を求めることができ、これにより位置検出のための演算処理の容易化が図られる。よって、比較的小規模の演算処理装置を用いても、位置検出のための時間を短縮することができ、これに伴い追尾動作の高速化を図ることができる。
【００１３】
さらに、上記測量対象に向かって投光手段から投射される光は、その対物レンズの光軸に沿って投射されるとともに、互いに直交する第１又は第２の設定方向にそれぞれ偏って拡がって十文字状に投射される。このため、全方向に均一に拡がるように投射される場合に比べて実際の投光範囲は狭くなるものの、その分、単位面積あたりの光量を高めることができる。しかも、上記第１及び第２の設定方向に関しては、それぞれ狭いながらも十分な長さの投光範囲が確保され、光の投射範囲は実質的に大きな外径を有するものになる。従って、本発明では、測量対象に投射する光の投射範囲を実質的に狭くすることなく単位面積あたりの光量を十分に高めることができ、これにより測量対象を検出し易くかつ見失い難くすることができる。
【００１４】
加えて、本発明では、測量対象には光線反射器を設けるだけでよく、発光手段を設ける必要がないので、システムの構成が簡易なものになる。なお、光線反射器としては例えば反射プリズムを用いればよい。
【００１５】
請求項２記載の発明は、測量対象に対し光を投射する投光手段と、該測量対象に配設されて上記投光手段から投射される光を反射する光線反射器と、この光線反射器により反射された光を位置検出用特徴光として受光するとともに、この位置検出用特徴光が対物レンズにより２次元の像として結像される受光手段と、測量機本体の姿勢を変化させる駆動手段とを備え、上記受光手段に結像される測量対象の２次元の像の中心点が上記対物レンズの光軸上に位置するように、上記受光手段からの出力信号に基づいて駆動手段を作動制御するようにした測量機の自動追尾装置を対象とする。
【００１６】
そして、上記受光手段は、上記対物レンズからの光の一部を透過させる一方、残りを反射させるビームスプリッタと、該ビームスプリッタからの透過光を受光する位置に設けられ、該透過光の光軸方向に直交する第１の設定方向に延びるように並設された多数の受光部を有し、上記対物レンズによる測量対象の２次元の像が入射する第１の光電変換手段と、上記ビームスプリッタからの反射光を受光する位置に設けられ、該反射光の光軸方向に直交しかつ上記第１の設定方向と交差する第２の設定方向に延びるように並設された多数の受光部を有し、上記対物レンズによる測量対象の２次元の像が入射する第２の光電変換手段とを備えるものとし、
一方、上記投光手段は、互いに直交する第１及び第２の設定方向にそれぞれ偏って十文字状に拡がるように光を投射する投光器を備え、測量対象に対し対物レンズの光軸に沿って光を投射する構成とした。
【００１７】
この構成によれば、請求項１記載の発明と同様、測量対象の像の中心点位置を特定して光軸位置との偏差を正確に求めることができ、この偏差に基づいて駆動手段を制御することで上記測量対象を正確に追尾することができる。その際、測量機と測量対象との間の距離が変化しても追尾精度の変動を防止することができ、また、比較的小規模の演算処理装置を用いて高速の追尾を行うことができる。
【００１８】
また、上記測量対象に向かって十文字状に広がる光を投射することで、測量対象に投射する光の投射範囲を実質的に狭くすることなく単位面積あたりの光量を十分に高めることができ、これにより測量対象を検出し易くかつ見失い難くすることができる。しかも、測量対象には光線反射器を設けるだけでよく、発光手段を設ける必要がないので、システムの構成が簡易なものになる。
【００１９】
加えて、上記受光手段において、対物レンズからの光をビームスプリッタにより分割して、それぞれ異なる箇所に配置した第１及び第２の光電変換手段に別々に入射させるようにしているため、該２つの光電変換手段の配置の自由度が向上する。
【００２０】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２のいずれかに記載の発明における第１及び第２の光電変換手段としてＣＣＤラインセンサを用いることにより、比較的低コストで高い検出精度が得られる。
【００２１】
請求項４記載の発明では、請求項１又は２のいずれかに記載の発明における投光器は、一端部が発光源に接続されかつ他端部がそれぞれ第１及び第２の設定方向に並設された光ファイバの束を備えていて、上記発光源で発生した光を上記光ファイバの他端部から投射する構成とした。
【００２２】
この構成では、請求項１又は２のいずれかに記載の発明における投光器の構成が具体的に特定され、発光源で発生した光が光ファイバを介してそれぞれ第１及び第２の設定方向に偏って拡がるように投射される。すなわち、光ファイバを用いることで発光源からの光の投射方向を容易に設定することができ、しかも発光源の配置の自由度が向上してこれに伴い投光手段のコンパクト化が可能になる。
【００２３】
請求項５記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の発明における第１及び第２の設定方向は、それぞれ鉛直方向及び水平方向に設定した。そして、駆動手段は、測量機本体を鉛直軸及び水平軸の回りにそれぞれ回転作動させる構成とした。
【００２４】
この構成では、請求項１乃至４記載の発明における第１及び第２の設定方向が、それぞれ鉛直方向及び水平方向に特定される。そして、この各方向について検出された測量対象の像の中心点位置に基づいて、駆動手段により測量機本体が鉛直軸及び水平軸の回りにそれぞれ回転作動されて測量対象を追尾するようになる。すなわち、第１及び第２の光電変換手段により検出される測量対象の像の中心点位置から、直接的に、駆動手段による測量機本体の回転作動量が求められるようになる。よって、追尾作動における駆動手段の制御の容易化が図られ、これに伴い追尾の高速化が可能になる。
【００２５】
また、投光手段から投射される十文字状の光は鉛直方向及び水平方向にそれぞれ偏って拡がるようになるため、投光手段を測量機本体と一体に配設して鉛直軸又は水平軸の回りに旋回させるようにすれば、投射光の投光範囲を容易に極めて広いものとすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２７】
図１は本発明に係る自動追尾システムを備えた測量機１を示す。この測量機１は、三脚１１により測量原点位置に水平に支持された下盤１２を備える。この下盤１２の上方には水平盤１３が鉛直軸ｙ回りに旋回可能に配設され、該水平盤１３の上方には、測量機本体部１５が左右一対の支柱１４，１４により水平軸ｘ回りに回転可能に支持されている。そして、この測量機本体部１５は後述の如く測量対象２を自動的に追尾するとともに、該測量対象２の上記測量原点位置に対する相対位置を計測するものである。なお１６はオペレータによる視準用の望遠鏡である。
【００２８】
また図２は上記測量機本体部１５に設けられた位置検出用の光学系を示し、３は測量対象２に対し位置検出用の特徴光を投射する投光手段、４は該測量対象２に配設された光線反射器としての反射プリズム２１からの反射光を結像させる対物レンズ、５はこの対物レンズ４からの光を受光して上記測量対象２の像２ａの中心点Ｃを検出するための受光手段である。そして、該受光手段５からの入力信号を受けたコントローラ６により駆動手段としての駆動用モータ６１，６２が作動されて、上記測量機本体１５が水平軸ｘ及び鉛直軸ｙの回りに回転されるるようになっている。
【００２９】
上記投光手段３は、図示しない発光源としての半導体レーザ装置により発生されたパルス光を、第１の設定方向としての上下方向（ｙ方向）、及び第２の設定方向としての水平方向（ｘ方向）にそれぞれ偏って拡がるように投射するようになっている。すなわち、上記投光手段３は、一端部が上記半導体レーザ装置に接続される一方、他端部が図３に示すように上下方向及び水平方向にそれぞれ並設された光ファイバ３１，３１，…の束を備えている。そして、上記半導体レーザ装置で発生したパルス光は、各光ファイバ３１，３１，…の他端部から投射されて、上下左右に十文字状に拡がりつつハーフミラー３４により反射され、対物レンズ４により絞られて所定の拡がり角とされて、該対物レンズ４の光軸Ｌに沿って測量対象２に対し投射される。このように光ファイバ３１，３１，…を用いた構成とすることで、光の投射方向の設定が容易になり、また半導体レーザ装置の配置の自由度が向上して、これに伴い投光手段３がコンパクトな構成とされている。
【００３０】
上記受光手段５は、対物レンズ４により集光された光の像が凹レンズ４１を介して結像されるものであり、上記対物レンズ４からの光の略５０％を透過させる一方、残りの略５０％を反射させるビームスプリッタ５１と、上記ビームスプリッタ５１からの透過光を受光する位置に上下方向に配置された第１の光電変換手段としての第１ＣＣＤラインセンサ５２と、上記ビームスプリッタ５１からの反射光を受光する位置に水平方向に配置された第２の光電変換手段としての第２ＣＣＤラインセンサ５３とを備えている。このように対物レンズ４からの光をビームスプリッタ５１により分割して、別々に配置された第１及び第２の２つのＣＣＤラインセンサ５２，５３に入射させる構成とすることで、該２つのＣＣＤラインセンサ５２，５３の配置の自由度が向上している。なお、５４，５５は、それぞれ半導体レーザ装置５１で発生されるパルス光を含む特定波長領域の光のみを透過させる光学フィルタである。
【００３１】
上記第１ＣＣＤラインセンサ５２は、図４に示すように、ビームスプリッタ５１からの透過光の光軸Ｌに対応する基準受光位置Ｓ1 を通って上下方向（ｙ方向）に延びるように配置されており、上下方向に例えば８ミクロン刻みで並設された多数の受光部としての受光セルを有する受光面５２ａにより、測量対象２の像２ａの上下方向位置を高精度に検出する。すなわち、上記第１ＣＣＤラインセンサ５２の受光面５２ａは、投光手段３における上下方向に配設された光ファイバ３１，３１，…から投射されたパルス光を受光する。そして測量対象２の像２ａに対応する受光範囲（同図に斜線で示す範囲）の各受光セルのアドレスがコントローラ６に対して出力され、この信号入力を受けたコントローラ６により、それらの受光セルのうちの中央の受光セルのアドレスが上記像２ａの中心点Ｃの上下方向に関する位置として高精度に検出される。
【００３２】
同様に上記第２ＣＣＤラインセンサ５３は、図５に示すように、ビームスプリッタ５１からの反射光の光軸に対応する基準受光位置Ｓ2 を通って水平方向（ｘ方向）に延びるように配置され、受光面５３ａにより測量対象２の像２ａの水平方向位置を検出する。そして、該第２ＣＣＤラインセンサ５２からの出力信号に基づいて上記像２ａの中心点Ｃの水平方向位置が高精度に検出される。
【００３３】
また測量対象２が遠ざかったときには、測量機１との距離に応じて測量対象２の像２ａの外径は小さくなるが、該像２ａの中心点Ｃは、図６及び図７に示すように測量機１と測量対象２との間の距離の変化に関係なく高精度に検出される。
【００３４】
なお、上記第１及び第２ＣＣＤラインセンサ５２，５３における電荷の充放電のタイミングは、パルス光の発光のタイミングに同期するように制御されており、このことで上記第１及び第２ＣＣＤラインセンサ５２，５３に対するパルス光以外の外光の入射を低減させて、パルス光のＳ／Ｎ比を向上させるようにしている。
【００３５】
そして、コントローラ６は、上記第１及び第２の２つのＣＣＤラインセンサ５２，５３からの出力信号を受けて、基準受光位置Ｓ1,Ｓ2 に対する測量対象２の像２ａの中心点Ｃの上下方向及び水平方向に関する偏差量を演算し、該偏差量が零になるように駆動モータ６１，６２の作動を制御する。これにより、測量機本体部１５が水平軸ｘ及び鉛直軸ｙの回りに回転されて、上記測量対象２の像２ａの中心点Ｃが基準受光位置Ｓ1 ，Ｓ2 に位置するようになる。つまり、測量対象２が対物レンズ４の光軸Ｌの延長線上に位置づけられるように、測量機本体部１５の姿勢が変更される。
【００３６】
次に、上記実施形態に係る測量機１を用いた測量作業の手順に沿って、自動追尾装置の作動及びその作用効果を説明する。
【００３７】
上記測量機１を用いて測量対象２の位置計測を行うときには、まず、反射プリズム２１を配設した測量対象２を視認し得る場所に測量原点位置を定め、この測量原点位置に測量機１を設置する。そして、視準用望遠鏡１６の視野内に上記測量対象２の反射プリズム２１が認められるように測量機本体１５の方向を概略設定し、その後自動追尾装置を作動させて投光手段３からパルス光を投射する。
【００３８】
すなわち、半導体レーザ装置３１で発生したパルス光が対物レンズ４を介して測量対象２に対し投射される。その際、上記パルス光が上下左右にそれぞれ偏って十文字状に拡がるため、全方向に均一に拡がる場合に比べて実際の投光範囲は狭くなるものの、その分、単位面積あたりの光量を高めることができる。しかも、上下方向又は水平方向に関してそれぞれ狭いながらも十分に長い投光範囲が確保される。つまり、測量対象２に投射する光の投射範囲を実質的に狭くすることなく単位面積あたりの光量を十分に高めることができる。よって、測量対象２を検出し易くかつ見失い難いものにすることができる。
【００３９】
そして、反射プリズム２１で反射されて返ってきたパルス光は、対物レンズ４で集光されて受光手段５により受光される。すなわち、上記対物レンズ４により集光された光はビームスプリッタ５１により透過光と反射光とに分割され、それぞれ第１又は第２ＣＣＤラインセンサ５２，５３の受光面５２ａ，５３ａに入射する（図４〜図７参照）。そして、第１及び第２ＣＣＤラインセンサ５２，５３からの出力信号に基づいて測量対象２の像２ａの中心点Ｃの上下方向及び水平方向に関する位置がそれぞれ検出され、上記像２ａの中心点Ｃと基準受光位置Ｓ1 ，Ｓ2 との、上下方向及び水平方向の偏差が正確にかつ直接的に演算される。
【００４０】
その際、測量対象２が測量機１の比較的近くにあって（図４及び図５参照）像２ａの外径が比較的大きい場合にも、また反対に測量対象２が測量機１から比較的遠くにあって（図６及び図７参照）像２ａの外径が比較的小さい場合にも、該像２ａの中心点Ｃと基準受光位置Ｓ1 ，Ｓ2 との偏差量は変化しない。このため、測量機１と測量対象２との間の距離が変化しても該測量対象２の追尾精度の変動を防止することができる。また第１及び第２ＣＣＤラインセンサ５２，５３の受光面５２ａ，５３ａにおいては、受光セルが長手方向にのみ並設されていればよいので、従来までの自動追尾装置におけるＣＣＤエリアセンサ等に比べて受光セルの数は格段に少なくなっている。このため、測量対象２の像２ａの中心点Ｃを検出するときの演算処理量が著しく少なくて済むようになる。よって、コントローラ６を比較的小規模の演算処理装置としても、位置検出のための演算時間を短縮することができ、これに伴い追尾動作の高速化を図ることができる。
【００４１】
そして、第１及び第２ＣＣＤラインセンサ５２，５３により検出された上下方向及び水平方向の偏差に応じて、コントローラ６により駆動用モータ６１，６２が作動され、これにより測量機本体部１５が水平軸ｘ及び鉛直軸ｙの回りに回転される。その際、上記駆動用モータ６１，６２の制御量は上記上下方向及び水平方向の偏差量から直接的に求められるため、追尾作動における制御の容易化が図られる。
【００４２】
上述の如く測量機本体部１５が測量対象２を自動的に追尾作動して、該測量対象２の像２ａの中心点Ｃが基準受光位置Ｓ1 ，Ｓ2 に常に位置するようにされた状態で、オペレータの操作により測量対象２の位置計測が行われる。すなわち、図示しないが測距用レーザ発振器から反射プリズム２１に測距用レーザが投光される一方、この反射プリズム２１から反射されるレーザ光線が測距用受光部で受光され、往復するレーザ光線の光波が計数されて測量対象２までの直線距離が計測される。またその際、測量機本体１５の水平軸ｘ及び鉛直軸ｙ回りの回転角度がそれぞれエンコーダにより検出されて、この回転角度に基づいて上記測量対象２の水平角及び鉛直角が計測される。
【００４３】
したがって、この実施形態に係る測量機１によれば、移動する測量対象２を測量機１により自動的に追尾させることができ、該測量対象２の位置計測を極めて容易に実行することができる。その際、上記測量機１と測量対象２との間の距離が変化しても追尾作動に変動が生ずることがないため、測量精度が高精度に保たれる。また、上記測量対象２を見失うことなくかつ高速で自動追尾することができる。
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち上記実施形態では、受光手段５において対物レンズ４からの光をビームスプリッタ５１により分割して互いに異なる位置に配置した第１及び第２ＣＣＤラインセンサ５２，５３に入射させるようにしているが、これに限らず、例えばＣＣＤラインセンサを十文字状に配置しておいて、そこに光を入射させるようにしてもよい。
【００４４】
上記実施形態では、第１及び第２の光電変換手段としての第１及び第２ＣＣＤラインセンサ５２，５３を互いに直交するように上下方向又は左右方向に配置しているが、これに限らず、ＣＣＤラインセンサ以外の受光素子を用いることも可能である。
【００４５】
上記実施形態では、投光手段３により、投射方向に対して十文字に拡がるようにパルス光を投射するようにしたが、これに限らず、投射する光はパルス光でなくてもよい。
【００４６】
上記実施形態では、投光手段３から投射されたパルス光を対物レンズ４を介して測量対象２へ投射するようにしているが、これに限らず、例えば図８に示すように対物レンズ４の中心部に貫通孔４ａを形成し、この貫通孔４ａを通過させてパルス光を測量対象２へ投射するようにしてもよい。
【００４７】
上記実施形態では、投光手段３として、半導体レーザ装置３１で発生させたパルス光を、光ファイバ３２ａ，３３ａの束を介して上下方向又は水平方向に偏って拡がるように投射する構成としたが、これに限らず、例えば複数の半導体レーザ装置を上下方向又は水平方向に並設してそれぞれ光を投射するように構成してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明における測量機の自動追尾装置によれば、第１及び第２の光電変換手段を互いに交差するように設けて測量対象の像の中心点と対物レンズの光軸位置との偏差を求めるようにし、この偏差に基づいて測量機本体の姿勢を変化させるようにした。このことで、測量機と測量対象との間の距離が変化しても追尾精度の変動を防止することができる。また、従来のＣＣＤエリアセンサ等に比べて位置検出のための演算処理量を格段に少なくすることができるので、比較的小規模の演算処理装置を用いても位置検出のための時間を短縮して追尾作動の高速化を図ることができる。
【００４９】
また、上記第１及び第２の設定方向を互いに直交するように設定したので、位置検出のための演算処理の容易化が図られる。
【００５０】
さらに、測量対象に投射する光の投射範囲を実質的に狭くすることなく単位面積あたりの光量を十分に高めることができ、測量対象を検出し易くかつ見失い難いものにすることができる。しかも、測量対象には光線反射器を設けるだけでよいので、システムの構成が簡易なものになる。
【００５１】
請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の発明と同様の効果が得られる上、第１及び第２の光電変換手段をそれぞれ異なる箇所に配置することができ、それらの配置の自由度が向上する。
【００５２】
請求項３記載の発明では、光電変換手段としてＣＣＤラインセンサを用いたことで比較的低コストで高い検出精度が得られる。
【００５３】
請求項４記載の発明によれば、光ファイバを用いることで発光源からの光の投射方向を容易に設定することができ、しかも発光源の配置の自由度が向上して投光手段のコンパクト化が図られる。
【００５４】
請求項５記載の発明によれば、測量機の追尾作動における制御の容易化及び追尾の高速化が図られ、さらに、投射光の投光範囲を容易に極めて広いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る測量機の概略構成を示す側面図である。
【図２】  測量機本体部に設けられた位置検出用の光学系を示す上面図である。
【図３】  投光手段において上下左右に延びるように並設された光ファイバの端部を示す正面図である。
【図４】  第１ＣＣＤラインセンサによる測量対象の像の上下方向の位置検出を示す模式図である。
【図５】  第２ＣＣＤラインセンサによる測量対象の像の水平方向の位置検出を示す模式図である。
【図６】  測量対象が比較的遠くにある場合の図４相当図である。
【図７】  測量対象が比較的遠くにある場合の図５相当図である。
【図８】  他の実施形態に係る図２相当図である。
【符号の説明】
１                測量機
２                測量対象
２ａ              測量対象の像
３                投光手段
４                対物レンズ
５                受光手段
２１              反射プリズム（光線反射器）
３１，３１…      光ファイバ
５１              ビームスプリッタ
５２，５３        ＣＣＤラインセンサ
６１，６２        駆動用モータ（駆動手段）
Ｃ                測量対象の像の中心点
Ｌ                対物レンズの光軸
Ｓ1 ，Ｓ2         基準受光位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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