(57)【要約】      （修正有）【課題】視準光と測距光とを同一の視準望遠鏡から投光する測量機において、光量損失を低減する。【解決手段】視準光投光光学系の視準光光源３１からの視準光の出射光軸と測距光投光光学系の測距光光源２１からの測距光の出射光軸１０Ｘとを、視準望遠鏡内においてオフセットさせた。【効果】測距光および視準光はハーフミラーを通ることがないので光量損失を低減でき、測点が遠距離になっても良好な視準動作と測距動作を実行することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測点を視準するための視準望遠鏡を有し、鉛直軸及び水平軸を中心に回動可能な測量機本体と；
上記視準望遠鏡から測点に向けて視準光を投光し、該測点からの反射光を受光する視準光学系と；
この視準光学系に入射した測点の位置情報に基づき、上記測量機本体を上記鉛直軸及び水平軸を中心に回転駆動して視準望遠鏡の光軸上に測点を位置させる自動視準機構と；
上記視準望遠鏡から測点に向けて測距光を投光し、該測点からの反射光を受光する測距光学系と；
この測距光学系に入射した該測点からの反射光情報に基づき該測点までの距離を演算する測距系と；
を有する自動視準機能と測距機能を有する測量機において、
上記視準光投光光学系の出射光軸と測距光投光光学系の出射光軸とを、視準望遠鏡内においてオフセットさせたことを特徴とする自動視準機能と測距機能を有する測量機。
【請求項２】
請求項１記載の自動視準機能と測距機能を有する測量機において、視準光投光光学系の出射光軸と測距光投光光学系の出射光軸とのいずれか一方は、視準望遠鏡の光軸と一致している自動視準機能と測距機能を有する測量機。
【請求項３】
請求項２記載の自動視準機能と測距機能を有する測量機において、測距光投光光学系の出射光軸が視準望遠鏡の光軸と一致している自動視準機能と測距機能を有する測量機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、自動視準機能と測距機能を有する測量機に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
トータルステーションに代表される高級測量機は、測距測角の基本機能に加え、測点を視準するための自動視準機能を備えている。自動視準機能は、測量機の視準望遠鏡から自動視準用の光を測点（コーナキューブ）に向けて投光し、該測点からの反射光を受光して、視準望遠鏡光軸を正しく測点に向ける。
【０００３】
一方、ＥＤＭに代表される測距機能は、同じ視準望遠鏡から測距光を発し、その測距光の測点での反射光を受光して測点までの距離を測定する機能である。
【０００４】
従来、この視準光と測距光は共に、望遠鏡光軸上に投光されていた。しかし、視準光と測距光を同一の光軸上に投光するには、ビームスプリッタ（ハーフミラー）を介して、異なる方向からの視準光と測距光を合成しなければならない。このため、ビームスプリッタでの光量損失（それぞれが半分以下になる）が避けられない。光量を損失すると、測点が遠距離になるほど自動視準や測距が困難になったり、測距が不正確になる。視準光と測距光の波長を異ならせビームスプリッタに波長選択性を与えれば、この光量損失の問題は回避できるが、視準光と測距光の波長を異ならせることはコスト面で不利である。
【０００５】
【特許文献】
特開２００１‐１１７０１９号公報
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、視準光と測距光とを同一の視準望遠鏡から投光する測量機において、光量損失を低減することを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、視準光と測距光とをオフセットさせて投光すれば、光量損失の問題が回避でき、一方、オフセットさせても視準及び測距には何ら影響がないことを見出して本発明を完成させたものである。
【０００８】
本発明は、測点を視準するための視準望遠鏡を有し、鉛直軸及び水平軸を中心に回動可能な測量機本体と；視準望遠鏡から測点に向けて視準光を投光し、該測点からの反射光を受光する視準光学系と；この視準光学系に入射した測点の位置情報に基づき、測量機本体を鉛直軸及び水平軸を中心に回転駆動して視準望遠鏡の光軸上に測点を位置させる自動視準機構と；視準望遠鏡から測点に向けて測距光を投光し、該測点からの反射光を受光する測距光学系と；この測距光学系に入射した該測点からの反射光情報に基づき該測点までの距離を演算する測距装置と；を有する自動視準機能と測距機能を有する測量機において、視準光投光光学系の出射光軸と測距光投光光学系の出射光軸とを、視準望遠鏡内においてオフセットさせたことを特徴としている。
【０００９】
視準光投光光学系の出射光軸と測距光投光光学系の出射光軸とのいずれか一方は、視準望遠鏡の光軸に一致させるのが好ましい。測量機にとっての生命線は測距精度であるから、一致させるのは、測距光投光光学系の出射光軸とするのがよい。
【００１０】
【発明の実施形態】
本実施形態の測量機本体に備えられた視準望遠鏡１０は、図１に示すように、物体側から順に、対物レンズ１１、合成多機能ミラー１２、ビームスプリッタ１３、焦点調節レンズ１４、正立光学系（ポロプリズム）１５、十字線表示器１６、及び接眼レンズ１７を備えている。この視準望遠鏡１０は、鉛直軸１０Ｖ及びこの鉛直軸１０Ｖを通る水平軸１０Ｈを中心にそれぞれ回動可能であり、観察者は、この回動調整により、接眼レンズ１７を介して、測点においたコーナキューブ（反射器）１８を視準することができる。
【００１１】
合成多機能ミラー１２は、第１、第２、第３の直角ミラー体１２Ｘ、１２Ｙ、１２Ｚを接着して構成されている。第１直角ミラー体１２Ｘは、視準望遠鏡１０の光軸１０Ｘ上にあって該光軸１０Ｘと略４５゜をなす第１反射面１２ａを有しており、第２直角ミラー体１２Ｙは同じく光軸１０Ｘ上にあって、第１反射面１２ａと略平行をなす（光軸１０Ｘと略４５゜をなす）第２反射面１２ｂを有し、第１直角ミラー体１２Ｘのビームスプリッタ１３側の面に接着されている。これに対し、第３直角ミラー体１２Ｚは、光軸１０Ｘからオフセットした位置にあって第１反射面１２ａと略直交する第３反射面１２ｃを有し、第１直角ミラー体１２Ｘの図の上側の面に接着されている。
【００１２】
合成多機能ミラー１２の第１直角ミラー体１２Ｘは、ＥＤＭ（光波測距装置）の測距光（放射変調レーザ光、例えば波長７８０ｎｍ）を投光する測距光学系用であって、その光軸１０Ｘ上に位置する第１反射面１２ａに対して、測距光光源２１、反射ミラー２２を介して、光軸１０Ｘと略直交する測距光が入射する。一方、測距光光源２１と反射ミラー２２の間には、可動反射部材２４が備えられており、この可動反射部材２４は、光路から退避する位置と、測距光光源２１からの測距光を測距用受光素子２３に直接入射する位置との間を交互に移動する。
【００１３】
従って、可動反射部材２４が光路から退避した状態においては、測距光は視準望遠鏡１０の光軸１０Ｘ上をコーナーキューブ１８に向かって投光され、コーナーキューブ１８での反射光は、再び視準望遠鏡１０に入射し、ビームスプリッタ１３の光軸と直交するハーフミラー面１３ａで反射する。ハーフミラー面１３ａは、測距光（波長７８０ｎｍ）の一部を透過し、残部を透過する特性を有する。
【００１４】
ハーフミラー面１３ａでの反射光は、第２直角ミラー体１２Ｙの第２反射面１２ｂで反射して測距用受光素子２３に入射する。これに対し、可動反射部材２４が光路内に位置した状態では、測距光光源２１からの測距光が直接測距用受光素子２３に入射する。すなわち、測距用受光素子２３には、測距光光源２１から出射してコーナーキューブ１８で反射した後入射する光（反射変調光）と、測距光光源２１からの直接光（放射変調光）が交互に入射する。測距用受光素子２３に接続された測距演算回路２５は、この反射変調光と放射変調光の位相差によりコーナーキューブ１８迄の距離を測定する。このＥＤＭの原理は周知である。
【００１５】
これに対し、合成多機能ミラー１２の第３直角ミラー体１２Ｚは、視準望遠鏡１０からコーナーキューブ１８に向けて視準光（視準レーザ光、例えば波長７８０ｎｍ、測距光と同一波長）を投光する視準光学系用であり、光軸１０Ｘからオフセットした第３反射面１２ｃに対し、視準光光源３１、投光レンズ３２を介して、光軸１０Ｘと直交する視準光が入射する。従って、視準光は、視準望遠鏡１０の光軸１０Ｘとはオフセットした位置を通って（視準望遠鏡１０の光軸１０Ｘ上を通ることなく）コーナーキューブ１８に向かって投光される。この視準光は、測距光と同様にコーナーキューブ１８で反射して視準望遠鏡１０に戻り、ハーフミラー面１３ａを通った後、ダイクロイックミラー面１３ｂで反射されてＣＣＤ３３に入射する。ダイクロイックミラー面１３ｂは、７８０ｎｍの波長の光を全反射する特性を有する。ＣＣＤ３３は、座標検出機構３４に接続されており、この座標検出機構３４は、該ＣＣＤ３３上のコーナーキューブ１８の位置情報に基づいて、視準望遠鏡１０の水平軸駆動機構３５及び鉛直軸駆動機構３６に駆動信号を発し、視準望遠鏡１０を鉛直軸１０Ｖ及び水平軸１０Ｈを中心に回転駆動して、光軸１０Ｘ上に正しくコーナーキューブ１８を位置させる。以上は、従来から知られている自動視準機能である。
【００１６】
以上のＥＤＭ機能（測距機能）及び自動視準機能は共に、従来の測量機に搭載されている機能である。本実施形態の特徴は、測距光光源２１からの測距光は合成多機能ミラー１２の第１直角ミラー体１２Ｘを介して視準望遠鏡１０の光軸１０Ｘ上に投光し、視準光光源３１からの視準光は、第３直角ミラー体１２Ｚを介して、測距光とはオフセットした、光軸１０Ｘを通ることのない光路を介して投光する点にある。つまり、測距光光源２１から測距光と視準光光源３１からの視準光とはともに、同一光軸上に合成するためにビームスプリッタ（ハーフミラー）を通ることがなく、光量損失がない。つまり、視準光光路と測距光光路をオフセットさせたため、測距光光源２１から出射される測距光と、視準光光源３１から出射される視準光のそれぞれの光量損失を減らすことができる。このため、より遠距離の測距が可能となり、あるいは正確な測距が可能となる。
【００１７】
以上の実施形態では、測距光光源２１からの測距光を光軸１０Ｘ上に投光し、視準光光源３１からの視準光を光軸１０Ｘからオフセットした位置に投光したが、この関係は逆にすることも可能である。また、図示実施形態では３個の反射面１２ａないし１２ｃを多機能合成ミラー１２を構成する３個の直角ミラー体上に構成したが、これらの反射面は一体の部材上に形成することも勿論可能である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、視準光投光光学系の出射光軸と測距光投光光学系の出射光軸とを、視準望遠鏡内においてオフセットさせたので、光量損失を低減し、測点が遠距離になっても良好な視準動作と測距動作を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による測量機の一実施形態を示す概念側面図である。
【符号の説明】
１０  視準望遠鏡
１０Ｖ  鉛直軸
１０Ｈ  水平軸
１０Ｘ  光軸
１１  対物レンズ
１２  合成多機能ミラー
１２Ｘ  １２Ｙ  １２Ｚ  直角ミラー体
１２ａ  １２ｂ  １２ｃ  反射面
１３  ビームスプリッタ
１３ａ  ハーフミラー面
１４  焦点調節レンズ
１５  正立光学系
１７  接眼レンズ
１８  コーナーキューブ（反射器）
２１  測距光光源
２２  反射ミラー
２３  測距用受光素子
２４  可動反射部材
２５  測距演算回路
３１  視準光光源
３２  投光レンズ
３３  ＣＣＤ
３４  座標検出機構
３５  水平軸駆動機構
３６  鉛直軸駆動機構
【図１】
2004163164.tif 000003