(57)【要約】測量装置及び方法が、トラッキングシステムによって発生されるエラー信号の読みに依存して角度測定システムの角度値の読みを得るための測定期間の期間を決定する。空気の乱れが存在している状態で所望の精度で角度信号の読みによって表される角度の値を決定することが可能であり、その場合に、該測定期間は、空気の乱れの程度が低い場合に一層短く且つ空気の乱れの程度が一層高い場合には一層長い。【選択図】      図５
2009517672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測量装置において、
ベース、
該ベースに対して回転自在に装着されている光学系、
該ベースに対して該光学系のオリエンテーションを制御する少なくとも１個のモータ、
該ベースに対して該光学系のオリエンテーションを測定する角度測定システム、
該光学系がターゲットに対して向いているように該少なくとも１個のモータを制御するトラッキングシステム、且つ
処理ユニットであって、
測定期間中に該角度測定システムにより発生される少なくとも１個の角度信号の読みを繰り返し得、
該測定期間中に該トラッキングシステムにより発生される少なくとも１個のエラー信号の読みを繰り返し得、
該測定期間中に得られた該少なくとも１個のエラー信号の複数個の読みに基づいて該測定期間を終了させ、且つ
該測定期間中に得られた該少なくとも１個の角度信号の複数個の読みに基づいて角度値を計算する、
形態とされている処理ユニット、
を有している測量装置。
【請求項２】
請求項１において、該処理ユニットが、更に、該測定期間中に得られた該少なくとも１個の角度信号の複数個の読みに基づいて該測定期間を終了させる形態とされている測量装置。
【請求項３】
請求項２において、該処理ユニットが、該角度信号の読みの角度値を表わす量と該エラー信号の読みのエラー値を表わす量との和を計算する形態とされている測量装置。
【請求項４】
特に請求項１乃至３のうちの１つの特徴と結合している測量装置において、
ベース、
該ベースに対して回転自在に装着されている光学系、
該ベースに対して該光学系のオリエンテーションを制御する少なくとも１個のモータ、
該ベースに対して該光学系のオリエンテーションを測定する角度測定システム、
該光学系がターゲットに向いているように該少なくとも１個のモータを制御するトラッキングシステム、
処理ユニットであって、
測定期間中に該角度測定システムにより発生される少なくとも１個の角度信号の読みを繰り返し得、
該測定期間中に得られた該少なくとも１個の角度信号の複数個の読みに基づいて該測定期間を終了させ、且つ
該測定期間中に得られた該少なくとも１個の角度信号の複数個の読みに基づいて角度値を計算する、
処理ユニット、
を有している測量装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のうちの１項において、該処理ユニットが、該少なくとも１個の角度信号の該複数個の読みの角度信号値の変動性に基づいて該測定期間中を終了させる形態とされている測量装置。
【請求項６】
請求項５において、該処理ユニットが、該角度信号値の標準誤差に基づいて該測定期間を終了させる形態とされている測量装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちの１項において、該光学系が入射する光の位置に感応するラジエーション検知器を有している測量装置。
【請求項８】
請求項７において、該トラッキングシステムが、該ラジエーション検知器の出力信号に基づいて該少なくとも１個のモータを制御する形態とされている測量装置。
【請求項９】
請求項７又は８において、該トラッキングシステムが、該ラジエーション検知器の出力信号に基づいて該エラー信号を発生する形態とされている測量装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちの１項において、該エラー信号が、該ベースに対する該光学系の実際のオリエンテーションと、該光学系が該ターゲットに向いているように該ベースに対する該光学系のオリエンテーションとの間の角度差を表わしている測量装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちの１項において、該光学系が光源と該光学系から射出された光の所定の形状としたビームを発生する少なくとも１個のレンズとを有している測量装置。
【請求項１２】
請求項１１において、該トラッキングシステムが、該所定の形状とさせた光ビームが該ターゲットに向くように該少なく１個のモータを制御する形態とされている測量装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のうちの１項において、該処理ユニットが、該エラー信号の該複数個の読みのエラー信号値の変動性に基づいて該測定期間中を終了させる形態とされている測量装置。
【請求項１４】
請求項１３において、該処理ユニットが、該エラー信号値の標準誤差に基づいて該測定期間中を終了させる形態とされている測量装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４において、該処理ユニットが、該エラー信号値の該変動性が所定のスレッシュホールドより下である場合に該測定期間中を終了させる形態とされている測量装置。
【請求項１６】
請求項１５において、更に、該所定のスレッシュホールドを入力するためのユーザインターフェースを有している測量装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のうちの１項において、該エラー信号の各読みが、該ベースに対する該光学系の実際のオリエンテーションと該光学系が該ターゲットに向いているように該ベースに対する該光学系のオリエンテーションとの間の差に関連している少なくとも１個の角度値を表わしている測量装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のうちの１項において、該光学系が、該ターゲットからの距離を測定する距離測定システムを有しており、且つ該処理ユニットが、更に、該距離測定システムによって発生される距離信号の少なくとも１個の読みに基づいて該測定期間を終了させる形態とされている測量装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のうちの１項において、更に、該ベースに対して該光学系を装着するスイベル装置を有しており、該スイベル装置が該ベースに対して該光学系の第一回転軸を定義する測量装置。
【請求項２０】
請求項１９において、該少なくとも１個のモータが、該第一回転軸周りに該光学系を回転させる第一モータを有している測量装置。
【請求項２１】
請求項１９又は２０において、該スイベル装置が該ベースに対して該光学系の第二回転軸を定義しており、該第二回転軸が実質的に該第一回転軸と直交して配向されている測量装置。
【請求項２２】
請求項２１において、該少なくとも１個のモータが、該第二回転軸周りに該光学系を回転させる第二モータを有している測量装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のうちの１項において、該エラー信号が、アジマス方向におけるトラッキングエラー及びエレベーション方向におけるトラッキングエラーのうちの少なくとも１つを表わしている測量装置。
【請求項２４】
ターゲットに対してのオリエンテーションを決定する測量方法において、
測定期間を開始させ、
該測定期間中に角度測定システムより発生される角度信号の読みを繰り返し得、
該測定期間中にトラッキングシステムにより発生されるエラー信号の読みを繰り返し得、
該エラー信号の得られた読みに基づいて該測定期間を終了させ、且つ
該測定期間中に得られた該各信号の得られた読みに基づいて該オリエンテーションを決定する、
ことを包含している測量方法。
【請求項２５】
請求項２４において、該測定期間の終了が、更に、該角度信号の得られた読みに基づいている測量方法。
【請求項２６】
特に請求項２４乃至２５のうちの１つの特徴と結合したターゲットに対してのオリエンテーションを決定する測量方法において、
測定期間を開始させ、
該測定期間中に角度速度システムによって発生される角度信号の読みを繰り返し得、
該角度信号の得られた読みに基づいて該測定期間を終了させ、且つ
該測定期間中に得られた該角度信号の得られた読みに基づいて該オリエンテーションを決定する、
ことを包含している測量方法。
【請求項２７】
請求項２６において、該測定期間を終了させることが、該エラー信号の該複数個の読みのエラー信号値の変動性を決定することを包含している測量方法。
【請求項２８】
請求項２７において、該変動性が所定のスレッシュホールドより低い場合に該測定期間を終了させる測量方法。
【請求項２９】
請求項２８において、該所定のスレッシュホールドがユーザによって設定可能である測量方法。
【請求項３０】
請求項２４乃至２９のうちの１項において、該オリエンテーションを決定することが、該角度信号の該複数個の読みの角度信号値を平均化することを包含している測量方法。
【請求項３１】
請求項２４乃至３０のうちの１項に基づく測量方法を実施する形態とされている処理ユニットを有している測量装置。
【請求項３２】
請求項２４乃至３０のうちの１項に従って測量方法を測量装置の処理ユニットをして実行させるべく適合されているコンピュータプログラムを表わす情報を包含しているコンピュータにより読取可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大略、測量装置及び測量方法に関するものである。本発明は、又、該測量装置をして該測量方法を実施させるコンピュータプログラムプロダクトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の測量装置は、トライポッド上に装着することが可能なベース及び該ベースに対して回転自在に装着されている光学系を有しており、該ベースに対する該光学系のオリエンテーション即ち配向を測定するために角度センサーが設けられている。該光学系は、該光学系の光軸と一致するか又は該光学系のビーム経路内に設けられるレチクルによって定義することが可能な照準方向を定義することが可能である。オペレータは、該光学系を介して見て且つ該照準方向が興味のあるターゲットに向かうように該光学系を配向させることが可能である。該オペレータは、次いで、測量装置の適宜選択した座標系において該ターゲットに対する方向の角度の測定を実施することが可能である。
【０００３】
測量装置は、トラッキング即ち追跡機能を有することが可能であり、その場合には、該ベースに対して該光学系のオリエンテーションを制御するためのモータが、該光学系の照準方向と該ターゲットに向かう方向との間の差を表わすエラー信号に依存して制御される。この目的のために、該光学系は、該光学系の照準方向を定義する測定用光のシェーピング即ち所定の形状としたビームを発生する光源、及び四象限検知器、位置検知用検知器又はＣＣＤ検知器等の反射するターゲットから反射された測定光を受取る位置感光性ラジエーション検知器を有することが可能である。該トラッキングシステムは、該ラジエーション検知器の検知器信号から派生されたエラー信号が最小とされるように該モータを制御する。角度センサーからの角度値の複数の読みが、測定期間中に蓄積されるが、該測定期間中において、該トラッキングシステムは、該光学系の照準方向が該ターゲットと交差するように該光学系のオリエンテーションを維持する。次いで、該測定期間中に得られた角度値の複数の読みが平均化されて、該座標系における該ターゲットの角度を表わす角度値を発生する。
【０００４】
測定光ビームにより横断される空気体積内のタービュレンス即ち乱れは、測定光ビームのビーム経路を直線から逸らせる場合があり、トラッキングエラー信号の変動を発生させる。トラッキングシステムのトラッキング制御に起因して、該モータは該エラー信号を最小とするように継続的に制御される。このことは、測定期間中に得られる角度値の変動を発生する。充分な測定精度を得るために、測定結果を得るために平均化される充分な数の角度値読みを蓄積することが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、高い空気の乱れの場合において所望の測定正確性の達成を確保するために、測定期間は１０秒又はそれ以上のようなかなりの期間を有するものでなければならない。このことは、興味のある多くのターゲットの測定が行われる長い期間の測定動作となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した問題を考慮して達成されたものである。
【０００７】
本発明の実施例は、ターゲットに対するオリエンテーションを決定する測量方法を提供しており、その場合に、測量装置のトラッキングシステムにより発生されるエラー信号の読みに基づいて測定期間が終了される。
【０００８】
測定期間中に得られるエラー信号の読みは、規則的な時間間隔において、又は例えば、測定を制御する処理ユニットの稼動負荷に依存して、該方法を実施しながら決定される不規則的な時間間隔において繰り返し得ることが可能である。
【０００９】
本発明の１実施例によれば、測定期間を終了させることは、測定期間中に得られるエラー信号の複数個の読みのエラー信号値の変動性を決定することを包含している。例えば、該エラー信号値の標準誤差を決定し且つ該変動性として使用することが可能である。
【００１０】
例示的実施例によれば、該測定期間は、該変動性が所定スレッシュホールドより低い場合に終了される。ここでの例示的実施例によれば、該所定のスレッシュホールドはユーザにより設定することが可能である。
【００１１】
本発明の更なる実施例は、ターゲットに対するオリエンテーションを決定する測量方法を提供しており、その場合に、測定期間は測量装置の角度測定システムにより発生される角度信号の読みに基づいて終了される。該角度信号の複数個の読みを、該測定期間内における規則的な時間間隔において又は不規則的な時間間隔において得ることが可能である。
【００１２】
１実施例によれば、該オリエンテーション即ち配向は、測定期間中に得られた角度信号の複数個の読みの角度信号値を平均化することにより決定される。
【００１３】
例示的実施例によれば、該測定期間の終了は、エラー信号の複数個の読み及び角度信号の複数個の読みの両方に依存して決定することが可能である。
【００１４】
本発明の１実施例に基づく測量装置は、該測量装置をして上述した測量方法を実施させる形態とされている処理ユニットを有している。
【００１５】
本発明の例示的実施例によれば、測量装置は、ベース、該ベースに対して回転自在に装着されている光学系、該ベースに対して該光学系のオリエンテーションを制御する少なくとも１個のモータ、該ベースに対して該光学系のオリエンテーションを測定する角度測定システム、該光学系がターゲットに向いているように該少なくとも１個のモータを制御するトラッキングシステム、及び測定期間中に該角度測定システムによって発生される角度信号の読みを繰り返し得、該測定期間中に該トラッキングシステムにより発生されるエラー信号の読みを繰り返し得、該測定期間中に得られた該エラー信号の複数個の読みに基づいて該測定期間を終了させ、且つ該測定期間中に得られた該角度信号の複数個の読みに基づいて角度値を計算する形態とされている処理ユニット、を有している。
【００１６】
本発明の例示的実施例によれば、測量装置が、ベース、該ベースに対して回転自在に装着されている光学系、該ベースに対して該光学系のオリエンテーションを制御する少なくとも１個のモータ、該ベースに対して該光学系のオリエンテーションを測定する角度測定システム、該光学系がターゲットに向いているように該少なくとも１個のモータを制御するトラッキングシステム、及び測定期間中に該角度測定システムにより発生される角度信号の読みを繰り返し得、該測定期間中に得られた該角度信号の複数個の読みに基づいて該測定期間を終了させ、且つ該測定期間中に得られた該角度信号の複数個の読みに基づいて角度値を計算する形態とされている処理ユニット、を有している。
【００１７】
更なる例示的実施例によれば、本測量装置は位置感応性ラジエーション検知器を有している。該位置感応性ラジエーション検知器は、本測量装置の光学系の照準方向と適宜のターゲットとのアライメントを表わす検知信号を発生することが可能である。例えば、該位置感応性ラジエーション検知器は、円のセクターとして配置させた４個の検知器要素を具備する四セクター検知器を有することが可能である。
【００１８】
ここにおける例示的実施例に従って、該エラー信号は、該位置感応性検知器の出力信号に基づいて発生させることが可能であり、且つ、更なる例示的実施例によれば、該トラッキングシステムは、該位置感応性検知器の出力信号に基づいて該少なくとも１個のモータを制御することが可能である。
【００１９】
更なる例示的実施例によれば、該光学系は、光源、及び該光学系から射出される光のシェーピングした即ち所定の形状としたビームを発生させ且つ該光学系の照準方向を定義する少なくとも１個のレンズを有することが可能である。次いで、該トラッキングシステムは、該シェーピングした光ビームが該ターゲットに向けられるように該少なくとも１個のモータを制御することが可能である。
【００２０】
例示的実施例によれば、該光学系は、該ターゲットに対して２つの軸に関して回転可能であり、且つ該ベースに対して該光学系のオリエンテーションを制御するために該２つの軸の各々に関して別個のモータを関連付けることが可能である。有益的には、該２つの軸は互いに直交している。
【００２１】
更なる例示的実施例によれば、該光学系は、該ターゲットからの距離を測定する距離測定システムを有することが可能である。ここでの例示的実施例によれば、該測定期間の終りは、更に、該距離測定システムによって発生される距離信号の少なくとも１つの読みに基づいて決定することが可能である。例えば、該エラー信号の読みに基づいて該測定期間の終わりを決定するためのスレッシュホールドの値は、より低い又はより大きな距離に設定することが可能であり、というのは、より大きな距離を設定する場合には空気の乱れの影響はより高いものであると予測することが可能だからである。
【００２２】
更なる実施例によれば、本発明は、測量装置の処理ユニットをして上に例示したような測量方法を実行させるべく適合されているコンピュータプログラムを表わす情報を包含しているコンピュータにより読取可能な担体を提供している。該コンピュータにより読取可能な担体は、ソリッドステートメモリ、磁気メモリ、光学的メモリ、インターネットのような任意の適宜のネットワークを介して適切であるその他のタイプのメモリ又は変調波、信号（例えば、無線周波数、オーディオ周波数又は光学的周波数変調波／信号）等の任意の適宜のタイプの担体とすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に説明する例示的実施例においては、機能及び構成が類似しているコンポーネントには可能な限り類似した参照番号で示してある。従って、特定の実施例の個々のコンポーネントの特徴を理解するために、その他の実施例及び本発明の要約の説明を参照すべきである。
【００２４】
図１は、本発明の実施例に従って、使用することが可能な測量装置の例示である。測量装置１は、トライポッド５の整準台３上に装着されているタキオメータ又はトータルステーションである。トライポッド５はプレート９に取り付けられている３本の脚部７を有している。整準台３は３個のネジ１１を有しており、それらは該脚部が配置されている地面に対してトータルステーションをレベリングさせることを可能とする。
【００２５】
測量装置１は、例えば、整準台３内に設けられている対応する凹所内に受納されており且つ固定メカニズム（図１には示していない）によって整準台３に固定されている円錐形状突起部１５等を有する位置決めメカニズムによって所定の数再現性のある位置にプラットフォーム３に取り付けられているベース１３を有している。
【００２６】
ベース１３はスイベル装置を担持しており、該スイベル装置は、軸受装置１９によってベース１３上に装着されている一対のブラケット１７を有しており、該一対のブラケット１７は垂直軸２１周りにおいてベース１３及び整準台３に対して回転可能である。軸受２３はブラケット１７の各々に設けられており、光学系測定システム２５がその周りに回転可能である共通の水平軸２４を定義している。
【００２７】
ブラッケット１７により担持されているモータ装置２７が、測量装置１の処理ユニット２９によって制御されるモータ装置２７の動作によって垂直軸２１周りに光学系２５を回転させる歯車列３０を介してベース１３へ固定されているピン２８と係合している。
【００２８】
垂直軸２１周りの測定システム２５のオリエンテーション即ち配向は、ピン２８に固定されているエンコーダディスク３２に対する角度位置を読取るセンサー３１により検知される。センサー３１によって発生される角度信号は処理ユニット２９へ供給される。
【００２９】
ブラケット１７によって担持されているモータ装置３３は、処理ユニット２９によって制御されるモータ装置３３の動作によって水平軸２４回りに測定システム２５を回転させる歯車列３５を介して光学的測定システム２５の軸３４と係合している。
【００３０】
水平軸２４周りの測定システム２５のオリエンテーションは、軸３４に固定されているエンコーダディスク３７に対する角度位置を読取るセンサー３６によって検知される。センサー３６によって発生される角度信号は処理ユニット２９へ供給される。
【００３１】
ユーザにより制御可能な制御ノブ３８がブラケット１７のうちの一方の外側表面上に設けられており、水平及び垂直軸２１，２４周りに光学系２５のスイベル運動を実施することを処理ユニット２９が命令する。
【００３２】
測定システム２５の機能的模式図が図２に例示されている。測定システム２５は望遠鏡及び距離測定システムを有しており、それら両方はそれらのビーム経路において共通の光学要素を使用する。景色から射出された光４１が対物レンズ４３を介して光学系２５内に入り、且つ景色の画像が図２において４４として概略的に示されている更なる光学コンポーネントによって発生され且つ接眼レンズ４５内を見ているユーザの目４６によって観察することが可能である。
【００３３】
光学系２５は、更に、距離測定システムを有しており、それは赤外線ＬＥＤのような光射出要素４９、光射出要素４９から射出された距離測定用の光を集光する集光レンズ４８、集光された光を反射プリズム５１へ向けて反射されるダイクロイックミラー５０を有しており、該光は対物レンズ４３及びフォーカシングレンズ４４を介して延在する光軸４２に沿って対物レンズ４３を介して反射される。
【００３４】
光学系２５は、更に、照明ユニットを有しており、該照明ユニットは、照明光を射出するためのＬＥＤのような光源５２、光源５２から射出された照明光を全ての照明光がシェーピングされた即ち所定の形状とされたビームとして光軸４２に沿って対物レンズ４３から射出されるように反射プリズム５１へ向かう方向に集光させる集光レンズ５３を有している。
【００３５】
再帰反射プリズムのようなターゲットから反射された照明光は対物レンズ４３を介して光学系２５へ入り、半透明ミラー５８から反射され且つその上に入射する光の位置に感応し、処理ユニット２５へ供給される位置信号を発生するために４個のセクター検知器要素を具備しているラジエーション検知器５９上へ入射される。該４個の検知器要素５９が実質的に等しい光強度を受取るように該位置信号を最適化させるように該処理ユニットがモータ２７及び３３を制御する。このことは、該距離測定システムのポインティング方向を表わす光軸４２が該反射ターゲットに配向されることを表わしている。ラジエーション検知器５９は、該検知器に対して入射する光強度の位置を表わす信号を発生する任意のタイプの検知器によって形成することが可能である。該ラジエーション検知器の更なる例は、ＣＣＤ検知器又はスウエーデン、パーチル４３３３０のシーテックエレクトロオプチックス（ＳｉＴｅｋ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｏｐｔｉｃｓ）から得ることが可能なＰＳＤ検知器のような位置検知用検知器を有している。
【００３６】
光射出要素４９によって発生され且つ該ターゲットから反射された距離測定光は対物レンズ４３を介して光学系２５へ入り且つダイクロイックプリズム６３から反射されて受光要素６５上へ入射し、反射ターゲットから測定システム２５への距離を表わす出力信号を発生する。該ターゲットからの距離は、光射出要素４９によって射出された光強度と検知器６５によって受取られた強度との間の位相差を評価することにより、又は飛行時間パルス距離測定等の当該技術において良く知られたその他の光学的距離測定方法によって計算することが可能である。
【００３７】
図３は例示的測定状態にある測量装置１の平面図である。矢印７１は該測量装置の適宜の座標系の１つの軸を表わしている。例えば、軸７１は磁極に向かう水平方向と一致することが可能である。参照番号７２は再帰反射プリズム等の反射性ターゲットを概略的に示している。線７３は、該光学系が正確にターゲット７２に対して照準している状態における光軸４２の方向を表わしている。角度αは軸７１とターゲットへの方向７３との間の真の水平角度を表わしている。図３に例示した状態においては、該光学系はターゲットに正確に照準しているものではなく、光軸４２即ち該光学系の照準方向と軸７１との間の機械角度γはエラー角度δによって角度αとは異なっている。
【００３８】
図４はターゲット７２をアジマス的にトラッキングするための理想化した制御ループ８５を模式的に例示している。８６において示されているターゲットに対する真の角度αは８７において示されているように差δだけ角度センサー３１によって測定された装置角度γとは異なっている。空気の乱れが存在しない理想化した状態においては、角度差δは８７において示されているトラッキングシステムへ供給される完全なエラー信号を形成する。位置検知器５９及び制御回路２９の制御部分から形成されているトラッキングシステム８７は、入力エラー信号δがゼロとなるようにモータ２７を制御することが可能である。
【００３９】
然しながら、実際の測定状態においては、乱流空気の体積を測定光のビーム４２が測量装置１の光学系からターゲット７２の途上で且つターゲットから光学系２５の位置検知器５９へ戻る経路上で横断される。その乱流空気体積は異なる屈折率の領域を有しており、従ってターゲット７２への及びターゲット７２から戻る測定光のビーム経路は理想的な直線から逸れることとなる。従って、該位置検知器は乱されたエラー信号δ′を検知し、それは真のエラー信号δとは異なっている。次いで、この乱されたエラー信号δ′はトラッキングシステムの入力信号として使用され、該トラッキングシステムは該トラッキングシステムへの入力を形成する乱されたエラー信号δ′がゼロとされるようにモータ２７を制御しようとする。
【００４０】
従って、装置角度γとターゲットに対する真の角度αとの間の差である真のエラー信号δはゼロの値の周りで変化する。装置角度γの複数の読みはターゲットに対する真の角度αの周りで変化し、従って角度γの無限数の読みにわたっての平均はターゲットに対する真の角度αと等しい。
【００４１】
明らかなように、ターゲットに対する真の角度αは、有限の測定期間中に得られる装置角度γの制限された数の読みにわたって平均化することにより制限された精度で決定することが可能であるに過ぎない。
【００４２】
換言すると、装置角度γの読みが得られる測定期間は、ターゲットに対する真の角度αに対する測定結果が所望の精度を有するように選択することが可能である。
【００４３】
測定期間は、位置検知器５９によって検知された乱されたエラー信号δ′から決定される。角度δ′の値は変動性を示しており且つ空気の乱れによって発生される８９に示した擾乱及び制御ループの動作に起因してゼロの値の周りに統計的に散らばされている。擾乱されたエラー角度δ′の統計的挙動に起因して、角度値δ′の相対的変動性は増加する測定期間と共に減少し、このような減少の割合は増加された空気の乱れの場合と比較して減少された空気の乱れの場合において一層大きい。該変動性は、角度値δ′の標準誤差を決定すること等の数学的方法により評価することが可能である。該制御回路は、制御回路２９のプロセッサ上で稼動する適宜のソフトウエア部分を介して、測定期間中に蓄積される角度値δ′の標準誤差の継続的な計算を実施することが可能である。計算された標準誤差が所定のスレッシュホールド未満となると、測定期間が終了され、且つ測定期間中に得られた装置角度γの読みが得られた角度値γを平均化することにより充分な精度でターゲットに対する真の角度αを決定するのに充分であることが決定される。
【００４４】
従って、角度αを測定する適応的方法が提供され、その場合に、測定データを蓄積するために使用される測定期間は異なる程度の空気の乱れが関与する環境条件に対して適用される。全測定時間は空気の乱れが低い程度の状態においては減少され、その場合に、測定時間は比較的高い程度の空気の乱れの状態においても正確な測定結果を得るために充分に長いものである。
【００４５】
図４を参照して上に例示した制御ループは、アジマス方向においてターゲットをトラッキングすることを可能とする。同様の制御ループは、位置センサーからの読みに基づいて、エレベーション方向にターゲットをトラッキングするために設けることが可能である。従って、ターゲットへの方向は、アジマス方向及びエレベーション方向の両方において高い精度で決定することが可能である。
【００４６】
測量方法の更なる実施例を以下の図５のフローチャートを参照して例示する。手順を開始した後に、接眼レンズ４５を介して見ているユーザは、位置検知器５９がターゲットから反射された測定光のビームを検知するように、ステップ１０１において、光学系をターゲットへ向ける。この光が位置検知器５９に入射するや否や、トラッキングシステムは図４に示したものと同様の制御ループの実施を開始することが可能である。次いで、ユーザは処理ユニット２９のユーザインターフェースへ適宜の入力を供給することにより、ステップ１０３において、測定データを蓄積するための測定期間を開始させることが可能である。例えば、ユーザは測量装置のハウジング上に設けられているボタンを押すか、又はディスプレイがタッチスクリーン機能性を有している場合にはディスプレイ４７の予め画定されている領域をタッチすることが可能である。サンプルカウンタｎはゼロへセットされる。
【００４７】
上に例示したように、ユーザが光学系をターゲットへ向けるために接眼レンズ４５を介して見ることをステップ１０１が必要とするものであるが、自動探索機能性を実現することも可能であり、その場合には、モータ装置２７，３３が自動的に駆動されて、ターゲットから反射された光が、ターゲットが見つかったことを示すまで、光学系をアジマス方向及びエレベーション方向へ移動させる。
【００４８】
次いで、処理ユニット２９はステップ１０４においてサンプルカウンタｎをインクリメントさせ且つステップ１０５において角度センサー３１，３６からの角度値の読みを得る。
【００４９】
該処理ユニットは、又、位置検知器５９から供給される位置信号の読みを得る。該位置信号がアジマス方向における逸れを示している場合には、該処理ユニットはこの逸れを減少させるためにモータ２７を制御し、且つ該位置検知器がエレベーション方向における逸れを示している場合には、該処理ユニットはモータ３３を動作させてその逸れを減少させる。更に、該処理ユニットは、例えば、アジマス逸れ及びエレベーション逸れの各々の平方を加算することにより、ステップ１０７においてアジマス方向及びエレベーション方向の両方における逸れの量を表わす適宜のエラー信号値を計算する。
【００５０】
トラッキングシステムの位置信号から得られたエラー信号値に加えて、該処理ユニットは、又、角度測定システムにより発生される角度信号からのエラー信号値を得る。該処理ユニットは、トラッキングシステム及び角度測定システムから得られたエラー信号値を結合して結合されたエラー信号値を形成し、それは、更に、ステップ１０９において結合されたエラー信号値の標準誤差を計算することにより処理される。更に、又、該角度値の平均がステップ１０９において計算される。
【００５１】
例えば、エラー信号値及び角度信号値は、該値を加算することにより結合することが可能である。この場合に、該値は該和を計算する前に適宜拡縮させることが可能である。例えば、各エラー信号値及び角度信号値は、真の角度αから装置角度γの逸れの対応する角度の量を表わすように拡縮させることが可能である。拡縮していないエラー信号値と拡縮していない角度信号値とを結合させること、又はエラー信号値及び角度信号値のうちの一方のみを拡縮させることも可能である。
【００５２】
例えば、角度値の平均は次式に基づいて計算することが可能である。
【００５３】
【数１】
2009517672.tif 000003
【００５４】
尚、
【００５５】
【数１ａ】
2009517672.tif 000004
【００５６】
は平均を表わしており、且つｘｎは現在得られた角度値を表わしている。
【００５７】
結合したエラー信号値の平均は、上の式（１）を現在計算された結合されたエラー信号値へ適用することにより得ることが可能である。
【００５８】
例えば、式（１）の値ｘｎは、次式により得ることが可能である。
【００５９】
【数２】
2009517672.tif 000005
【００６０】
尚、
ｙｎは現在得られた角度値を表わしており、
ｚｎはトラッキングシステムから現在得られた位置信号を表わしており、且つ
ａ及びｂは適宜のスケーリング（拡縮）係数を表わしている。
【００６１】
その後に、結合したエラー信号値の分散ｖｎが次式を適用することにより計算される。
【００６２】
【数３】
2009517672.tif 000006
【００６３】
標準誤差（平均の標準誤差、ＳＥＭ）は次のように計算することが可能である。
【００６４】
【数４】
2009517672.tif 000007
【００６５】
ステップ１０８において、最小数Ｎｍｉｎの測定がとられたか否かの決定がなされる。最小数Ｎｍｉｎは処理ユニットのメモリ１２３内にプリセットすることが可能であり、又は最小数Ｎｍｉｎはユーザインターフェースを介してユーザにより設定することが可能である。
【００６６】
最小数の測定が蓄積されると、処理はステップ１１０において継続し、その場合に、角度の測定が最大時間を超えるものでないことを確保するために最大数の測定がとられたか否かの決定がなされる。数Ｎｍａｘはプリセットするか又はユーザが設定可能なものとすることが可能である。サンプルカウンタｎが最大数Ｎｍａｘ未満である場合には、該処理ユニットは、計算された標準誤差を所定のスレッシュホールドとステップ１１１において比較する。該標準偏差が該スレッシュホールドより高い場合には、更なる測定データを得るためにステップ１０５において処理が継続して行われ且つステップ１０５，１０７，１０９，１１１を繰り返し行う。該標準偏差がステップ１１１において該スレッシュホールドより低い場合には、その処理はステップ１１３において継続して行われ、それは角度値を平均化することにより充分な精度でターゲットに対する真の角度αを決定するために充分な数の角度値ガンマの読みが得られたことを仮定して測定期間を終了させる。そのように得られたターゲットに対する角度の値は更なる分析のために処理ユニットのメモリ内に格納される。
【００６７】
該スレッシュホールドは、予め定義するか又はユーザにより設定可能なものとすることが可能である。更に、該スレッシュホールドはターゲットからタキオメータへの距離に依存するものとすることが可能であり、例えば、このような距離によって予め格納されているか又はユーザが設定可能なものとすることが可能な一定の値を割算することにより行うことが可能である。このような状態においては、定数ｃはターゲットの位置におけるミリメーター単位での距離エラーに対応する。次いで、決定された角度の達成された精度がターゲットの位置におけるミリメーター単位での制御に対応する場合には、ステップ１０１において測定が終了される。
【００６８】
その後に、該手順が終了され且つその他のターゲットに対する角度を測定するため又は同一のターゲットに対する測定を繰り返すために再度開示させることが可能である。
【００６９】
上に例示した実施例においては、測定期間は、アジマスエラー信号、エレベーションエラー信号、アジマス角度信号及びエレベーション角度信号の読みに基づいて終了される。注意すべきことであるが、これらの信号の任意のその他の組み合わせを測定期間を終了するための基礎として使用することが可能である。例えば、その終了は、アジマス又はエレベーション角度信号を考慮すること無しにアジマス及びエレベーションエラー信号に基づくものとすることが可能であり、該終了は、アジマス及びエレベーションエラー信号を考慮すること無しにアジマス及びエレベーション角度信号に基づくものとすることが可能であり、又は該終了は、アジマス及びエレベーションエラー信号のうちの１つのみ及びアジマス及びエレベーション角度信号のうちの１つのみに基づくものとすることが可能である。
【００７０】
上に例示した実施例においては、得られた測定値の変動性を特性付けるための概念として標準誤差を使用している。然しながら、より一般的な分布モーメントの概念等の変動性を決定するためのその他の概念を使用することが可能であり、その場合には標準偏差は二次モーメントに対応する。従って、二次以外のその他の次数のモーメントを該変動性を特性づけるために使用することが可能である。
【００７１】
要約すると、測量装置及び方法の実施例は、トラッキングシステムにより発生されるエラー信号の読みに依存して角度測定システムの角度値の読みを得るための測定期間の期間を設定する。従って空気の乱れが存在している場合に所望の精度で角度信号の読みによって表わされる角度の値を決定することが可能であり、その場合に測定期間は、空気の乱れの程度が低い場合には一層短く且つ空気の乱れの程度が一層高い場合には一層長い。
【００７２】
本発明をある例示的実施例に関して説明したが、多くの変更例、修正例及び変形例は当業者にとって自明なものであることは明らかである。従って、ここに記載した本発明の例示的実施例は例示的なものであり且つ何等制限的なものでないことが意図されている。特許請求の範囲に定義されているように本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに種々の変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の１実施例に基づく測量装置を示した概略図。
【図２】図１に示した測量装置の機能的模式図。
【図３】測量方法において関与する角度を模式的に示した概略図。
【図４】図１及び２において例示した測量装置を使用してターゲットをトラッキングするための理想化した制御ループを模式的に示した概略図。
【図５】本発明の１実施例に基づく測量方法を例示したフローチャート。
【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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【国際調査報告】
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