(57)【要約】【課題】画面上の複数の測定点の位置が順次画面上の中心部にくるようにトータルステーションを制御すること。【解決手段】ディスプレイ６５ａのターゲット１０４の画像１０４ａ〜１０４ｎがマウスでクリックされると、各画像１０４ａ〜１０４ｎの座標とディスプレイ６５ａの中心部３３の座標が認識され、各画像１０４ａ〜１０４ｎの位置と画面中心部３３との距離偏差が求められ、各距離偏差を零に抑制するための移動量と、各画像１０４ａ〜１０４ｎの位置を画面中心部３３に一致させるための移動方向が求められ、各演算結果にしたがって回転駆動指令がそれぞれ各測定点に対応して生成され、各回転駆動指令に基づいた平制御部５４と垂直制御部５６の制御により水平軸と鉛直軸が回転駆動され、画像１０４ａ〜１０４ｎの位置が順次画面中心部３３に向かって移動し、一致したときに、画像１０４ａ〜１０４ｎの位置を視準して測定点１００ａ〜１００ｎに関する測量が実行される。【選択図】        図１９
2004333211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
望遠鏡で捉えた測定対象物を撮像する撮像手段と、前記望遠鏡で視準した測定点を測距・測角する測量手段と、回転駆動指令に応答して水平軸と鉛直軸のうち少なくとも一方の軸を回転駆動する回転駆動手段とを備えたトータルステーションの制御装置において、前記撮像手段の撮像による画像を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段により入力された画像を画面上に表示する表示手段と、前記画面上の複数の測定点が指定されたときに、前記各測定点の画面上の位置を基準として、前記各測定点の画面上の位置と前記画面中心部との距離偏差をそれぞれ求め、前記各距離偏差を基に前記各距離偏差を零に制御するための移動量と前記各測定点の画面上の位置を前記画面中心部に一致させるための移動方向をそれぞれ演算する演算手段と、前演算手段の各演算結果に従って前記水平軸と鉛直軸のうち少なくとも一方の軸を回転駆動するための回転駆動指令を前記各測定点に対応づけて生成して前記トータルステーションに出力する回転駆動指令生成手段とを備えたことを特徴とするトータルステーションの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のトータルステーションの制御装置において、前記回転駆動指令生成手段は、前記各測定点に対応づけられた回転駆動指令に対して、その実行順序に関する情報を付加して自動的に計測することを特徴とするトータルステーションの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のトータルステーションの制御装置において、前記トータルステーションは、測定点にセットされて前記測量手段を構成する反射ターゲットを備え、測定点にセットした反射ターゲットで反射された測距光の測距信号と基準信号との位相差を基に前記測定点までの距離を求めるプリズム型トータルステーションであって、前記測定対象物を撮像して得られた画像を処理する画像処理装置と、前記画像処理装置の処理結果を基に前記望遠鏡の視準軸を前記測定点に自動的に視準させる自動視準装置とを備えたことを特徴とするトータルステーションの制御装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のトータルステーションの制御装置において、前記トータルステーションは、測定点で直接反射された測距光の測距信号と基準信号との位相差を基に前記測定点までの距離を求めるノンプリズム型トータルステーションであることを特徴とするトータルステーションの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のトータルステーションの制御装置において、前記トータルステーションは、前記望遠鏡の視準方向に向けて照明光を間欠的に出射する照明光照射手段を備えたことを特徴とするトータルステーションの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤカメラなどの撮像装置を備え、測定点を測距・測角するトータルステーションの制御装置に係り、特に、モータ駆動型トータルステーションを遠隔操作によって制御するに好適なトータルステーションの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遠隔操作型トータルステーションとしては、例えば、特開２０００−２７５０４４号公報に開示されているものが知られている。この公報に開示されているものは、遠隔操作型トータルステーションの望遠鏡の接眼部にＣＣＤカメラを取付け、ＣＣＤカメラを、ケーブルを介して演算制御装置と画像処理装置に接続するとともに、画像処理装置と演算制御装置をそれぞれケーブルを介して無線通信装置に接続した計測部を備えて構成されている。さらに、トータルステーションを遠隔操作するために、ハンディコンピュータと無線通信装置とをケーブルで接続した操作部も備えて構成されている。
【０００３】
上記構成による遠隔操作型トータルステーションにおいては、測定点に設置されたターゲットに関し、ハンディコンピュータが記憶している設計座標に関する情報を各無線通信装置間で送受信してトータルステーションへ送ると、トータルステーションは設計座標に対して自動視準するとともに、この設計座標に自動的に焦点を合わせるようになっている。さらにＣＣＤカメラから出力された画像信号と、演算制御装置で演算された位置調整データは各無線通信装置を介してハンディコンピュータへ送られ、そのディスプレイ上に表示される。このため、作業者はハンディコンピュータのディスプレイを見ることにより、ターゲットの設計上の座標位置からのずれを知ることができる。
【特許文献１】特開２０００−２７５０４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、作業者がハンディコンピュータのディスプレイを見ながらトータルステーションを遠隔操作することはできるが、トータルステーションを指定の方向に回転させるに際しては、複数回の操作が必要であり、操作が面倒であった。しかも、複数の測定点を測定するときには、各測定点を視準するための視準作業や測距操作をその都度行わなければならず、操作が面倒であった。
【０００５】
本発明は、従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画面上の複数の測定点の位置が順次画面上の中心部にくるようにトータルステーションを制御することができるトータルステーションの制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に係るトータルステーションの制御装置においては、望遠鏡で捉えた測定対象物を撮像する撮像手段と、前記望遠鏡で視準した測定点を測距・測角する測量手段と、回転駆動指令に応答して水平軸と鉛直軸のうち少なくとも一方の軸を回転駆動する回転駆動手段とを備えたトータルステーションの制御装置において、前記撮像手段の撮像による画像を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段により入力された画像を画面上に表示する表示手段と、前記画面上の複数の測定点が指定されたときに、前記各測定点の画面上の位置を基準として、前記各測定点の画面上の位置と前記画面中心部との距離偏差をそれぞれ求め、前記各距離偏差を基に前記各距離偏差を零に制御するための移動量と前記各測定点の画面上の位置を前記画面中心部に一致させるための移動方向をそれぞれ演算する演算手段と、前演算手段の各演算結果に従って前記水平軸と鉛直軸のうち少なくとも一方の軸を回転駆動するための回転駆動指令を前記各測定点に対応づけて生成して前記トータルステーションに出力する回転駆動指令生成手段とを備えるように構成した。
【０００７】
（作用）  画面上の複数の測定点が順次指定されたときには、画面上の各測定点の位置を基準として、各測定点の位置と画面中心部との距離偏差が求められ、各距離偏差を基に各距離偏差を零に抑制するための移動量と画面上の各測定点の位置を画面中心部に一致させるための移動方向がそれぞれ演算され、各演算結果にしたがって水平軸と鉛直軸のうち少なくとも一方の軸を回転駆動するための回転駆動指令が各測定点に対応づけて生成され、各回転駆動指令にしたがってトータルステーションが回転（望遠鏡が鉛直方向及び水平方向に回転）することで、遠隔操作により、画面上の各測定点の位置を画面中心部に順次移動させることができる。
【０００８】
このため、画面上の各測定点の位置が順次画面中心部に移動したときに、各測定点を視準して測距・測角することで、遠隔操作により、複数の測定点に関する測量を自動的に行うことができる。
【０００９】
請求項２においては、請求項１に記載のトータルステーションの制御装置において、前記回転駆動指令生成手段を、前記各測定点に対応づけられた回転駆動指令に対して、その実行順序に関する情報を付加して自動的に計測するように構成した。
【００１０】
（作用）  各回転駆動指令に対して、その実行順序に関する情報を付加することで、各測定点に関する測量を付加情報に従って指定の順序で行うことができる。
【００１１】
請求項３においては、請求項１または２に記載のトータルステーションの制御装置において、前記トータルステーションを、測定点にセットされて前記測量手段を構成する反射ターゲットを備え、測定点にセットした反射ターゲットで反射された測距光の測距信号と基準信号との位相差を基に前記測定点までの距離を求めるプリズム型トータルステーションで構成し、前記測定対象物を撮像して得られた画像を処理する画像処理装置と、前記画像処理装置の処理結果を基に前記望遠鏡の視準軸を前記測定点に自動的に視準させる自動視準装置とを備えるように構成した。
【００１２】
（作用）  望遠鏡で測定対象物を捉えた後は、画像処理装置により測定対象物に関する画像が処理され、自動視準装置がこの処理結果を基に望遠鏡の視準軸を前記測定点（にセットした反射ターゲット）に自動的に一致させる、即ち、自動視準装置は望遠鏡の視準軸が測定点（にセットした反射ターゲット）に一致するようにトータルステーション（望遠鏡）を鉛直方向及び水平方向に自動的に回転させるので、画面上で指定した複数の測定点までの正確な距離を容易に求めることができる。
【００１３】
請求項４においては、請求項１または２に記載のトータルステーションの制御装置において、前記トータルステーションを、測定点で直接反射された測距光の測距信号と基準信号との位相差を基に前記測定点までの距離を求めるノンプリズム型トータルステーションで構成するようにした。
【００１４】
（作用）  反射ターゲットを用いることなく、画面上で指定した複数の測定点までの概略の距離を容易に求めることができる。
【００１５】
請求項５においては、請求項１〜４のいずれかに記載のトータルステーションの制御装置において、前記トータルステーションには、前記望遠鏡の視準方向に向けて照明光を間欠的に出射する照明光照射手段を備えるように構成した。
【００１６】
（作用）夜間やトンネル内といった暗い計測作業現場において、照明光照射手段により視準方向前方を照明すると、照明された測定対象物が画面に表示される。特に、画面上では暗い背景の中に明るく照明された測定対象物が間欠的に現れるので、画面上での測定対象物の認識が容易となり、それだけ測定点を指定し易い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例である測量機全体のブロック図であり、図２は、この測量機の光学系と自動視準装置を説明する図であり、図３は、この測量機の背面図であり、図４は、この測量機の自動視準装置に用いられる十字形ラインセンサを説明する図である。
【００１９】
本実施例の測量機１１０の望遠鏡４６は、図１、図２及び図３に示したように、測定対象物を高倍率で撮像する撮像装置として視準カメラ光学系４７の他に、測定対象物を低倍率の広い視野で撮像する撮像装置として広角カメラ光学系８９を備えている。そして、この測量機１１０は、図３に示したように、整準台４０上に水平回転可能に水平回転軸（鉛直軸）４３を取り付け、この水平回転軸４３に立設された一対の柱部４４間に垂直回転可能に望遠鏡４６を取り付けている。即ち、望遠鏡４６は、一対の柱部４４、４４間において、図示しない水平軸により鉛直方向に回転できる。
【００２０】
また、本実施例の測量機１１０は、トータルステーションと同じく、図１に示したように、測定点にセットした反射ターゲット（中央に十字線を設けた反射プリズムシートまたはコーナキューブ）までの距離を測定する測距部（光波距離計）４８と、望遠鏡４６の水平角を測定する水平測角部（水平エンコーダ）５０と、望遠鏡４６の垂直角（鉛直角）を測定する垂直測角部（垂直エンコーダ）５２と、望遠鏡４６の水平角を制御する水平制御部（水平サーボモータ）５４と、望遠鏡４６の垂直角（鉛直角）を制御する垂直制御部（垂直サーボモータ）５６と、これら各部を制御するとともに測定結果を算定するためのＣＰＵ（演算制御部）５８とを備えている。もちろん、望遠鏡４６は、手動で容易に回転させることもできる。
【００２１】
さらに、本実施例の測量機１１０は、各カメラ光学系４７、８９で得た画像からノイズを除去して鮮明な画像にするとともに、測定対象物の輪郭や測定点等を弁別する画像処理装置６０と、各カメラ光学系４７、８９から得た画像に種々の情報等を重ね合わせるスーパーインポーズ装置６２と、各カメラ光学系４７、８９で得た画像を表示するとともに、タッチペン６８又は指等の測定点指定手段で触れることにより測定点を指定したり、各種データやコマンド等を入力することができるタッチパネルディスプレイ６４と、測量機１１０とは別体の計測制御機（パーソナルコンピュータ）６５等の外部機器とのデータ入出力のための入出力装置６６とを備える。
【００２２】
画像処理装置６０とスーパーインポーズ装置６２は、測量機１１０の内部に取り付けられ、タッチパネルディスプレイ６４は、水平回転部４２の下部背面に取り付けられる。タッチパネルディスプレイ６４は、各カメラ光学系４７、８９により撮像された画像を表示するだけでなく、広角カメラ光学系又は視準カメラ光学系の視準軸（光軸）Ｏ１、Ｏの方向を示すレクチル線（十字線）９２、各種のコマンドを入力するためのアイコン、データを入力するためのテンキー、測距部４８や測角部５０、５２で得た測定結果等もスーパーインポーズ装置６２により重ねて表示できるようになっている。
【００２３】
もちろん、タッチパネルディスプレイパネル６４の代わりに、普通の液晶ディスプレイ等の表示装置と、種々のコマンドやデータ入力のためのキーボードとを別体にして備え、測定点指定手段としては、カーソル移動キー、マウス、トラックボール、ジョイスティック等を用いてもよい。また、本実施例の測量機１１０は、測距部４８と測角部５０、５２を有し、トータルステーションと同じ機能を有しているが、ターゲットの大きさは既知であるから、測角部５０，５２を有していれば、広角カメラ光学系８９で撮像されたターゲット像の大きさに基づいて距離が求まるので、必ずしもトータルステーションと同じ機能を必要とするものではない。
【００２４】
広角カメラ光学系８９は、広角レンズ８７と広角ＣＣＤカメラ素子８８からなり、広角カメラ光学系８９の光軸Ｏ１は、視準カメラ光学系４７の視準軸Ｏに平行に構成されている。また、広角ＣＣＤカメラ光８９は、合焦レンズ１９’を含むズーム装置を備え、ターゲットの遠近を調整するズーム型自動焦点機構を備えている。もちろん、小型化や価格抑制等のためには、ズーム装置を省くことができ、又は、広角カメラ光学系８９そのものも省くこともでき、さらに、広角ＣＣＤカメラ素子８８の代わりに、その他の適当な撮像装置を用いてもよい。
【００２５】
視準カメラ光学系４７は、視準軸Ｏ上に、対物レンズ１１、反射プリズム７０、ダイクロイックミラー７２、ビームスプリッタ１２０、視準ＣＣＤカメラ素子４５を設置している。また、視準カメラ光学系４７は、測距光を出射する赤外線ＬＥＤ等の発光素子７４と、この測距光を集光する集光レンズ７６と、集光された測距光を反射プリズム７０に向けて反射するダイクロイックミラー７８とで構成される測距部光学系を有し、この測距部光学系の光軸Ｏ２は、視準軸Ｏと共役の光学系で視準軸Ｏと同軸光学系とされる。さらに、視準カメラ光学系４７は、視準対象物を可視光で照明するＬＥＤ等の光源８０と、この照明光を集光する集光レンズ８２と、集光された照明光を反射プリズム７０に向けて反射するミラー８４とで構成される照明装置を有し、この照明装置の光軸Ｏ３は、視準軸Ｏと共役の光学系で視準軸Ｏと同軸光学系とされる。
【００２６】
さらに、視準カメラ光学系４７は、測定点に設置した反射ターゲット９０で反射され拡散された測距光がダイクロイックミラー７２で反射してフォトダイオードなどの受光素子８６に入射して距離計測される。また、反射ターゲット９０の像はビームスプリッタ１２０を通過し合焦レンズ１９を経て、デジタル画像に変換する視準ＣＣＤカメラ素子４５上に結像し、この反射ターゲット９０の像はタッチパネルディスプレ６４上に表示される。光源８０が点滅する場合には、ディスプレイ６４上に現れる反射ターゲット像も点滅する。なお、反射ターゲット９０で反射された光源８０の光の一部は、ビームスプリッタ１２０を介して十字形ラインセンサ１２２上において結像する。光源８０の結像がラインセンサ１２２（１２３，１２４）のピクセル上に来ない場合もあるので、望遠鏡４６を鉛直方向，水平方向に回動して、光源８０の結像の少なくとも一部がラインセンサ１２３，１２４のピクセル上に来るようすることで、光源８０の結像中心位置を認識できる。そして、光源８０の結像中心がラインセンサ１２２の中心に一致するように、望遠鏡４６が鉛直方向，水平方向に回動される（自動視準される）ことになる。なお、視準カメラ光学系４７において、視準ＣＣＤカメラ素子４５の代わりに、その他の適当な撮像素子を用いてもよく、十字形ラインセンサ１２２の代わりに４分割センサなどのセンサを適宜用いてもよい。
【００２７】
照明光としては赤外線レーザ光でもよいが、レーザ光では広角ＣＣＤカメラ素子８８の視野全体を照明しにくいので、本実施例では、視野全体に照明光が広がり易いように、ＬＥＤ等の光源８０による可視光の照明光を出射する照明装置を備えた。このため、屋内の暗所で測定した場合には、ターゲットで反射された照明光を作業員が視認し易く便利である。また、本実施例では、光源８０をＣＰＵ５８からのＯＮ／ＯＦＦ切り換え指令により点滅可能にしている。もちろん、適当な変調回路により光源８０を点滅可能にしてもよい。光源８０を点滅させると、暗所で直接見るターゲットも、タッチパネルディスプレイ６４上のターゲット像も点滅するので、いっそうターゲットを視認し易く測定点の指定が容易になる。
【００２８】
さて、発光素子７４からの出射された測距光（ＬＥＤ又は赤外線レーザ光）は、集光レンズ７６、ダイクロイックミラー７８、反射プリズム７０、対物レンズ１１を経て、測定対象物のターゲットに向けて送光される。そして、ターゲットで反射された測距光は、今来た光路を逆進し、対物レンズ１１を透過して、ダイクロイックミラー７２で直角方向へ反射され、受光素子８６へ入射する。ターゲットまでの距離は、従来と同様に、発光素子７４から図示しない光ファイバーにより直接受光素子８６Ａへ入射する機械内部距離誤差補正用の参照光と、測定対象物で反射してから受光素子８６Ａへ入射する測距光の測距信号と、図示しない基準信号発生器で作られる基準信号との位相差から算出される。この距離計測は、従来行われている位相差方式の距離計測方式と同じ計測処理で計測される。
【００２９】
一方、光源８０から出射された照明光は、集光レンズ８２、ミラー８４、反射プリズム７０、対物レンズ１１を経て、測定対象物の測定点に設置されたターゲットに向けて送光される。そして、ターゲットで反射された照明光は、今来た光路を逆進し、対物レンズ１１とダイクロイックミラー７２とを透過して、ビームスプリッタ１２０より照明光は２つに分けられ、その一方は合焦レンズ１９を経て視準ＣＣＤカメラ素子４５上に結像し、画面上にターゲット画像として現れ、他方は十字形ラインセンサ１２２に集光する。光源８０を点滅させる場合は、タッチパネルディスプレイ６４上のターゲット像も点滅し、これによって反射ターゲットの位置を認識できる。
【００３０】
ところで、本実施例では、測定点を視準カメラ光学系４７の視準軸Ｏ上に位置させるための自動視準装置６９として、視準ＣＣＤカメラ素子４５、ＣＰＵ５８，画像処理装置６０、水平制御部５４、垂直制御部５６からなる第１の自動視準装置と、十字形ラインセンサ１２２、ＣＰＵ５８、水平制御部５４、垂直制御部５６からなる第２の自動視準装置と、広角ＣＣＤカメラ素子８８、ＣＰＵ５８、画像処理装置６０、水平制御部５４、垂直制御部５６、図示しないズーム装置とからなる予備視準装置とを備えている。
【００３１】
まず、視準ＣＣＤカメラ素子４５を有する第１の自動視準装置について、図２及び図６に基づいてさらに詳細に説明する。視準ＣＣＤカメラ素子４５の受光部の中心は、視準カメラ光学系４７の視準軸Ｏと一致するようにされていて、視準軸Ｏに沿う光線が視準ＣＣＤカメラ素子４５の受光部の中心に入射するので、図６に示したように、タッチパネルディスプレイ６４上において、視準軸Ｏとターゲット像９０との水平方向偏差ｈと垂直方向偏差ｖは、視準軸Ｏとターゲット方向のなす角に対応する。そこで、両偏差ｈ、ｖをともに０とすることによりターゲットを自動視準することができる。
【００３２】
このため、視準ＣＣＤカメラ素子４５からの画像信号は、図示しない信号処理部（増幅器、波形整形器、Ａ／Ｄ変換器等）を経て、ＣＰＵ５８に入力される。ＣＰＵ５８は、画像処理装置６０に、視準ＣＣＤカメラ素子４５で得た画像から測定対象物の輪郭やターゲット像９０を弁別し、これらをタッチパネルディスプレイ６４上に表示させる。また、レチクル線９２も、タッチパネルディスプレイ６４の中心に表示され、レクチル線９２の交点は、視準軸Ｏと一致するようになっている。ここで、タッチパネルディスプレイ６４上の指定したいターゲット像９０にタッチペン６８で触れると、ＣＰＵ５８は、タッチペン６８で触れた点と視準軸Ｏとの間の水平方向偏差ｈと垂直方向偏差ｖとを求め、これら両偏差ｈ、ｖに応じた制御信号を夫々、水平制御部５４、垂直制御部５６に送る。すると、両制御部５４、５６は、両偏差ｈ、ｖに応じた制御信号により望遠鏡４６を回転させ、タッチペン６８で触れた点、すなわち指定したターゲット像９０を視準軸Ｏ上に移動させる。こうして、ターゲット像９０が視準軸Ｏ付近に移動すると、ＣＰＵ５８は、指定されたターゲット像９０を認識し、その後は、ターゲット像９０と視準軸Ｏとの間の水平方向偏差ｈと垂直方向偏差ｖとを求め、これら両偏差ｈ、ｖに応じた制御信号を夫々、水平制御部５４、垂直制御部５６に送って自動視準を行う。
【００３３】
次に、十字形ラインセンサ１２２を有する第２の自動視準装置について、図２及び図４に基づいて説明する。十字形ラインセンサ１２２は、図４に示したように、２本のラインセンサ１２３、１２４を十字形に組み合わせたもので、その中心１２５を視準カメラ光学系の視準軸Ｏに沿う光線が入射する位置と一致させておく。両ラインセンサ１２３、１２４からの出力信号は、増幅器、波形整形器、Ａ／Ｄ変換器等で構成した信号処理部９１を経て、ＣＰＵ５８に入力される。ＣＰＵ５８は、両ラインセンサ１２３，１２４の各受光部分１２６、１２７夫々の中点１２８、１２９を求めることにより、十字形ラインセンサ１２２の中心１２５に対する光源８０の反射光の照射スポット１３０の中心１３１の水平方向偏差ｈ１と垂直方向偏差ｖ１を求める。両偏差ｈ１、ｖ１は、視準軸Ｏとターゲット方向のなす角に対応するので、ＣＰＵは、両偏差ｈ１、ｖ１に応じた制御信号を夫々、水平制御部５４、垂直制御部５６に送り、両偏差ｈ１、ｖ１をともに０とするように望遠鏡を回転させることにより、ターゲットを自動視準する。この第２の自動視準装置には、十字形ラインセンサ１２２以外にも、４分割光センサ等、従来用いられていた適宜センサを用いることができる。
【００３４】
次に広角ＣＣＤカメラ素子８８を有する予備視準装置について、図２に基づいて説明する。広角ＣＣＤカメラ素子８８の受光部の中心は、広角カメラ光学系８９の視準軸Ｏ１と一致するようにされていて、その視準軸Ｏ１に沿う光線が広角ＣＣＤカメラ素子８８の受光部の中心に入射するので、広角ＣＣＤカメラ素子８８で得た画像も、前述の視準ＣＣＤカメラ素子４５で得た画像と同様に処理して自動的に視準を行うことができる。ただし、広角カメラ光学系８９の視準軸Ｏ１は、視準カメラ光学系８９の視準軸Ｏと平行に距離ｄだけずれているうえ低倍率であるので、予備視準装置は最初に望遠鏡４６を略ターゲット付近に向ける予備視準のために用いられ、最終的には視準ＣＣＤカメラ素子４５を含む第１の自動視準装置、又は十字形ラインセンサ１２２を含む第２の自動視準装置を用いて高精度に自動視準する。
【００３５】
前述の第２の自動視準装置は主に屋外で測定するときに用いられ、前述の第１の自動視準装置は主に屋内の暗所で測定するときに用いられる。この理由は、第１の自動視準装置は、日中に屋外で測定すると、自然光の強い外乱を受けて測定ミスが出やすが、第２の自動視準装置は外乱に強いからである。
【００３６】
大型構造物の各測定点の位置を計測するには、次のような方法をとる。図５に示したように、大型構造物である測定対象物１００は、計測室１０２内に設置され、多数の測定点に夫々反射ターゲット（この実施例では反射プリズムシートに十字線を設けたもの）１０４を取り付ける。計測室１０２の床１０６等には、基準点を示すためのターゲット１０８と、各ターゲット１０４、１０８の位置を測定するための測量機１１０が設置される。
【００３７】
最初に、１台の測量機１１０のみを使用する測定方法を説明する。まず、測量機１１０を所定位置に設置し、測量機１１０のメインスイッチをＯＮとして、図６に示したように、広角カメラ光学系８９により得られた測定対象物１００の像とレクチル線９２をタッチパネルディスプレイ６４上に表示させる。この際、光源８０を点滅点灯させると、ターゲット１０４、１０８は光が来た方向に光を反射するので、タッチパネルディスプレイ６４上でターゲット像９０が特に明るく表示されるとともに点滅するので、作業者はターゲット像９０が視認し易くなり、これ以後の測定作業容易にしている。また、画像処理装置６０もターゲット像９０を認識し易く、画像処理も容易になる。
【００３８】
次に、タッチパネルディスプレイ６４上に表示されたターゲット像（測定点又は基準点）９０にタッチペンで触れて、測定するターゲット１０４、１０８を指定する。すると、予備視準装置が働いて、図７に示したように、タッチパネルディスプレイ６４上で視準軸Ｏを示すレクチル線９２の中心と指定したターゲット像９０が一致するまで、望遠鏡４６を回転させ、指定したターゲット像９０を画面中央に移動させていく。
【００３９】
こうして、指定したターゲット１０４又は１０８が略視準されると、さらに正確に視準するために、広角カメラ光学系８９から視準カメラ光学系４７にプログラムで自動的に切り換え、図８に示したように、タッチパネルディスプレイ６４に拡大されたターゲット像９０とレクチル線９２を表示する。ここで、ターゲット１０４又は１０８が第１又は第２の自動視準装置により正確に自動視準されると、自動的に距離測定を行うとともに、水平角及び垂直角も測定する。このさい、これらの測定値は、指定された座標系上の座標に変換され、図示しない適当な記録媒体にも記録される。
【００４０】
前述の測定方法の手順を図９のフローチャートと、図１０−図１７に示したタッチパネルディスプレイ６４に表示された画像に基づいて、さらに詳細に説明する。ただし、以下の図面では、説明を簡単にするため、タッチパネルディスプレイ６４上には、ターゲット１０４の像９０と視準方向を示すレクチル線９２のみを示す。
【００４１】
まず、測量機１１０を所定位置に設置し、測量機１１０の図示しないメインスイッチをＯＮとして、ステップＳ０に進み、図１０に示したように、広角カメラ光学系８９を最も広角として測定対象物１００（図示省略）とターゲット像９０と画像上のレクチル線９２をタッチパネルディスプレイ６４に表示させる。このとき、図示しないオートフォーカス制御装置により、合焦レンズ１９’の位置を調整してターゲット１０４、１０８に焦点が合わせられる。また、レクチル線９２の中心は、望遠鏡４６を上下左右の回転させても、広角カメラ光学系８９又は視準カメラ光学系４７の視準軸Ｏを常に示している。このため、以下、レクチル線の中心にも符号Ｏを付す。
【００４２】
次に、ステップＳ１に進み、タッチパネルディスプレイ６４に表示された測定点に位置するターゲット像９０にタッチペン６８で触れることにより、測定しようとするターゲット１０４、１０８を指定する。もし、測定しようとするターゲット１０４、１０８がタッチパネルディスプレイ６４上に表示されていないときは、測定点がある方向に測量機１１０の望遠鏡４６を手動で向けて、測定点をタッチパネル６４上に表示するようにして、測定するターゲット１０４，１０８を指定する。尚、タッチパネルディスプレイ６４上の適当な点にタッチペン６８で触れると、後述するように、この点をタッチパネルディスプレイ６４の中心へ移動することができ、それまで表示されていなかった測定点をタッチパネルディスプレイ６４上に表示させることもできる。
【００４３】
測定するターゲット１０４、１０８を指定すると、ステップＳ２に進み、予備視準装置が働き、ＣＰＵ５８により、図１１に示したように、タッチペン６８で触れた点とレクチル線の中心Ｏとの水平偏差ｈと垂直偏差ｖ（ピクセル数で表す。）を検出する。次に、ステップＳ３に進み、両偏差ｈ，ｖを水平制御部５４と垂直制御部５６に送り、両制御部５４、５６を作動させ、両偏差ｘ、ｙがともに０となるように望遠鏡４６を回転させ、図１２に示したように、タッチペン６８で触れた点をタッチパネルディスプレイ６４の画面中央のレクチル線９２の中心Ｏに移動させる。これで、指定されたターゲット像９０は、略レクチル線９２の中心Ｏ上に移動するので、ＣＰＵ５８によって確実に認識される。
【００４４】
ところで、タッチペン６８でターゲット像９０の中心Ｏ’に正確に触れることは困難なため、図１２に示したように、ターゲット像９０の中心Ｏ’がレクチル線９２の中心Ｏに一致しないことがある。そこで、ステップＳ４に進み、予備視準装置は、さらに正確にターゲット像９０の中心Ｏ’とレクチル線の中心Ｏとを一致させるために、光源８０を点灯して照明光を出射し、ターゲット１０４の結像を受光し、ターゲット像９０の位置、すなわち、ターゲット像９０の中心Ｏ’とレクチル線９２の中心Ｏとの水平偏差ｈと垂直偏差ｖを検出する。両偏差ｈ、ｖが求まると、光源８０を消灯する。それから、ステップＳ５に進み、両偏差ｈ、ｖを水平制御部５４と垂直制御部５６に送り、両制御部５４、５６を作動させ、両偏差ｈ、ｖがともに０となるように望遠鏡４６を回転させ、図１３に示したように、指定したターゲット像９０の中心をレクチル線９２の中心Ｏ上へ移動させ、暫定的な予備視準を行う。
【００４５】
この予備視準を終了すると、さらに正確に視準するため、ステップＳ６に進み、広角カメラ光学系８９を小幅ズームアップする。小幅にズームアップするのは、一度に最大倍率までズームさせると、視準誤差等によりターゲット１０４が視野から外れ、自動視準ができなくなる恐れがあるからである。広角カメラ光学系８９をズームアップすると、図１４に示したように、ターゲット像９０の中心Ｏ’とレクチル線９２の中心Ｏがわずかにずれていることが普通である。そこで、ステップＳ７に進み、ステップＳ４と同様に、光源８０を点灯して、再びターゲット像９０の位置を検出し、この後に光源８０を消灯する。そして、ステップＳ８に進んで、ステップＳ５と同様に両制御部５４、５６を作動させ、図１５に示したように、ターゲット像９０の中心Ｏ’をレクチル線９２の中心Ｏ上へ移動させる暫定的な予備視準を行う。
【００４６】
それから、ステップＳ９に進み、広角ＣＣＤカメラ素子８８が最大倍率になったか否かを調べる。広角ＣＣＤカメラ素子８８が、最大倍率に達していないときは、ステップＳ６に戻るが、最大倍率になっているときは、ステップＳ１０に進み、光源８０を点灯して、ターゲット１０４までの距離測定を行い、この後に光源８０を消灯する。この距離測定には、ターゲット１０４の大きさが既知であることを利用し、タッチパネルディスプレイ６４上のターゲット像９０の大きさから距離を算定する。
【００４７】
ターゲット１０４までの距離が求まると、ステップＳ１１に進み、この距離と、両カメラ光学系４７、８９の視準軸間の距離ｄとから、視準カメラ光学系４７の視準軸Ｏ上にターゲット１０４が位置するように、望遠鏡４６の向きの調整角を計算し、望遠鏡４６の向きを調整する。そして、さらに正確に視準するため、ステップＳ１２に進み、図１６に示したように、ターゲット像９０がレクチル線９２の中央のエリアに入った時、広角カメラ光学系８９から高倍率の視準カメラ光学系４７にプログラムで自動的に切り換え、合焦レンズ１９の位置を調整してターゲット１０４に焦点を合わせる。このときの視準カメラ光学系４７のフォーカス制御には、ステップＳ１０の距離計測で求めた距離を用いる。
【００４８】
次に、ステップＳ１３に進み、ステップＳ４と同様に、光源８０を点灯して、ターゲット像９０の位置を検出する。そして、ステップＳ１４に進み、ステップＳ５と同様に再び、両制御部５４、５６を作動させ、第１の自動視準装置により暫定的な自動視準を行う。次に、ステップＳ１５に進み、光源８０を消灯して、測距部（光波距離計）４８によりターゲット１０４までの正確な距離を求め、この距離を用いて、ターゲット１０４に正確にフォーカスを合わせる。それから、ステップＳ１６に進み、ステップＳ４と同様に、光源８０を点灯して、ターゲット像９０の位置を検出する。そして、ステップＳ１７に進み、ステップＳ５と同様に、両制御部５４、５６を作動させ、第１の自動視準装置により最終的な自動視準を行い、図１７に示したように、ターゲット像９０の中心Ｏ’をレクチル線の中心Ｏ上に正確に位置させる。
【００４９】
それから、ステップＳ１８に進み、ターゲット像９０の中心Ｏ’が正確にレクチル線９２の中心Ｏ上にあるか否か、すなわちターゲット像９０の中心Ｏ’とＯとの水平偏差ｈと垂直偏差ｖが所定範囲内（たとえば、両制御部５４、５６のサーボモータの制御精度以下）か否か調べる。両偏差ｈ、ｖがともに所定範囲内のときは、ステップＳ１９に進んで、光源８０を消灯して、測距部（光波距離計）４８によりターゲット１０４までの距離を求め、同時に水平測角部５０と垂直測角部５２により望遠鏡４６の水平角と垂直角を求める。これらの角度は、光学式エンコーダによって求められる。座標系が指定してあれば、これらの距離と角度から指定された座標系での座標へ変換する。両偏差ｈ、ｖがともに所定範囲外のときは、ステップＳ１６に戻る。
【００５０】
前述した測定においては、光源８０は、ステップＳ４、Ｓ７、Ｓ１３、Ｓ１６で測定点の位置を検出するときと、ステップＳ１０で距離算出するときにのみ点灯するだけで、測距部４８で距離を測定するステップＳ１５、Ｓ１９では必ず消灯しているので、光源８０による照明光が距離測定に誤差を与えることがない。このように、光源８０が必要時に短時間のみ点灯されるので、省電力の測量機が得られる。
【００５１】
こうして、１つの測定点又は基準点の測定を完了すると、再び、広角カメラ光学系８９に切り換えられ、図６に示したような画像が表示されるので、次に測定したいターゲット像９０をタッチペン６８で指定する。以下同様に、順次ターゲット１０４、１０８の位置を計測していく。
【００５２】
一方、図示しない自動計測スイッチをＯＮとすると、ＣＰＵ５８は、測定対象物１００に取り付けられたターゲット１０４と、基準点を示すターゲット１０８を端から端まで自動的に順番に指定していき、前述の測定を全部自動的に行うようになっている。この場合は、予め測定点及び基準点の座標を計測制御機６５等の外部機器から入力しておくことにより、効率的に自動測定できるようにしている。
【００５３】
こうして、１個所で前述の測定を終了すると、測量機１１０を次の個所へ移動させ、前述のように、ターゲット１０４、１０８を端から端まで測定していき、このような測定を予定した個所全部で行う。こうして、すべての予定個所での測定を終了した後に、この測定結果をタッチパネルディスプレイ６４に表示するとともに、図示しない適当な記録媒体に記録して測定を終了する。
【００５４】
以上は、１台の測量機のみで計測する方法を説明したが、通常は、計測室１０２の床１０６には複数の測量機１１０を設置し、これらの測量機１１０と観測室１１２内に設置されたディスプレイ（画像表示装置）を備えた計測制御機（パーソナルコンピュータ）６５との間を電源ケーブル１１６と映像ケーブル１１７と通信ケーブル１１８で接続して、各測量機１１０を計測制御機６５により遠隔操作するとともに、各測量機１１０で得た映像や測定結果は直ちに計測制御機６５に送って、能率的に測定できるようにしている。もちろん、計測制御機６５をもっと離れた事務所等に設置し、適当な通信装置（電話、携帯電話、無線機等）を介して、各測量機１１０と計測制御機６５とを接続してもよい。
【００５５】
このような測量機１１０を遠隔操作する場合、１つの測量機１１０に計測制御機６５から計測開始指令を送ると、この測量機１１０のメインスイッチがＯＮとなり、この測量機１１０は、広角ＣＣＤカメラ素子８８により得られた測定対象物１００の映像を計測制御機６５に送ってくるので、計測制御機６５のディスプレイに測定対象物１００の像が表示される。計測制御機６５は、測量機１１０と同じ計測制御プログラムを内蔵しているから、後は前述した測量機１１０で行った方法と同様にして、ターゲット１０４、１０８を端から端まで測定していく。この測量機１１０での全ての測定を終了すると、この測量機１１０のメインスイッチをＯＦＦとし、次の測量機１１０に計測開始指令を送り、以下、同様にして、全ての測量機１１０での測定を行う。全ての測量機１１０での測定を終了すると、計測制御機６５は、この測定結果をディスプレイに表示するとともに、適当な記録媒体に測定結果を記録し、必要により測定結果を印字して計測を終了する。
【００５６】
屋外で測定する場合は、視準ＣＣＤカメラ素子４５で得た画像から自動視準すると、自然光の強い外乱等により誤視準を起こし易いので、ＣＰＵ５８は、視準ＣＣＤカメラ素子４５又は広角ＣＣＤカメラ素子８８で得た背景の明るさが所定値以上のときは、視準ＣＣＤカメラ素子４５により背景明るさを判断して、プログラムにより自動的に十字型ラインセンサ１２２を用いる第２の自動視準に切り替えるようになっている。この場合でも、計測制御機６５のディスプレイ又は測量機１１０のタッチパネルディスプレイ６４上で、広角ＣＣＤカメラ素子８８で得た広い視野の画像からターゲット像９０を指定するだけで、自動視準がなされるようになっている。
【００５７】
具体的には、計測制御機６５は、トータルステーションの制御装置として、ＣＣＤカメラ素子４５または８８により撮像された測定対象物１００の画像を入力する画像入力部（画像入力手段）と、画像入力部により入力された画像を画面上に表示するディスプレイ（表示手段）と、ディスプレイ上の複数の測定点の位置がマウスやタッチペンなどで指定されたときに、ディスプレイ上の各測定点の位置を基準として、各測定点の位置と画面中心部との距離偏差をそれぞれ求め、各距離偏差を基に前記各距離偏差を零に抑制するための移動量と、各測定点の位置を画面中心部に一致させるための移動方向をそれぞれ演算する演算部（演算手段）と、演算部の各演算結果にしたがって水平軸と鉛直軸のうち少なくとも一方の軸を回転駆動するための回転駆動指令を各測定点に対応づけて生成してトータルステーションに出力する回転駆動指令生成部（回転駆動指令生成手段）とを備えた、例えば携帯用パソコン等で構成されている。
【００５８】
また、本実施例の計測制御機６５では、回転駆動指令生成部からトータルステーションに各測定点に対応づけられた回転駆動指令を出力するに際しては、前記各測定点に対応づけられた各回転駆動指令に対して、その実行順序に関する情報を付加して出力するようになっている。
【００５９】
次に、計測制御機６５を用いてトータルステーションを遠隔操作するときの具体例を図１８，１９および図２０にしたがって説明する。
【００６０】
まず、図１８に示すように、測定対象物１００に複数の測定点１００ａ〜１００ｎが設定されると、各測定点１００ａ〜１００ｎには反射ターゲット（中央に十字線を設けた反射プリズムシートまたはコーナキューブ）１０４がセットされる。この後、測定対象物１００の方向に望遠鏡４６を向けて、ＣＣＤカメラ４５または８８で測定対象物１００を撮像すると、ＣＣＤカメラ４５または８８の撮像による画像が入出力装置６６を介して計測制御機６５の画像入力部に入力される。そして、計測制御機６５のディスプレイ６５ａの画面上には、図１９に示すように、測定対象物１００の画像とともに、各測定点１００ａ〜１００ｎにセットされた反射ターゲット１０４に関する複数の画像１０４ａ〜１０４ｎが表示される。
【００６１】
次に、オペレータが、ディスプレイ６５ａの画面上に、測定点１００〜１００ｎに関する画像として写し出された反射ターゲット１０４の画像１０４ａ〜１０４ｎをマウスやペンなどを用いて順次指定（クリック）すると、画像１０４ａ〜１０４ｎのディスプレイ６５の画面上の位置として、各画像１０４ａ〜１０４ｎのディスプレイ６５ａ上における座標が演算部によって認識されるとともに、ディスプレイ６５ａの中心部３３の座標が演算部によって認識される。ディスプレイ６５ａの中心部３３は望遠鏡４６の視準軸に相当し、演算部においては、各画像１０４ａ〜１０４ｎのディスプレイ６５ａ上における位置（座標）を基準として、各画像１０４ａ〜１０４ｎのディスプレイ６５ａ上における位置（座標）と画面中心部３３との距離偏差（水平偏差と垂直偏差）を求め、この距離偏差を零に制御するための移動量がそれぞれ求められるともに、各画像１０４ａ〜１０４ｎのディスプレイ６５ａ上における位置を画面中心部３３に一致させるための移動方向がそれぞれ求められる。
【００６２】
そして各演算結果にしたがって水平軸と鉛直軸のうち少なくとも一方の軸を回転駆動するための回転駆動指令が各測定点１００ａ〜１００ｎに対応づけられて回転駆動指令生成部によって生成され、各回転駆動指令がトータルステーション１１０に伝送される。この場合、各回転駆動指令には、その実行順序に関する情報が付加される。例えば、ターゲット１０４の画像１０４ａ〜１０４ｎをマウスやペンなどを用いて順次指定（クリック）したときに、この指定した順序で、各測定点１００ａ〜１００ｎを順次画面の中心部３３に順次移動させるときには、画像１０４ａ〜１０４ｎを指定（クリック）した順序を各回転駆動指令の自動的な実行順序とする。
【００６３】
各回転駆動指令がトータルステーションの入出力装置６６を介してＣＰＵ５８に入力されると、トータルステーションでは、図９に示すステップＳ３〜Ｓ１９の処理が実行される。すなわち、まず、回転駆動指令に応答して水平軸と鉛直軸のうち少なくとも一方の軸を回転駆動する回転駆動手段としての水平制御部５４と垂直制御部５６による制御が実行される。この場合、まず、実行順序第１位の回転駆動指令が選択されるため、この回転駆動指令を基に水平制御部５４と垂直制御部５６の制御により水平軸と鉛直軸が回転駆動され、水平軸と鉛直軸の回転駆動に伴って、図１９に示すように、画像１０４ａの位置が画面中心部３３に向かって移動する。そして、水平軸と鉛直軸の回転に伴って距離偏差が零になると、図２０に示すように、画像１０４ａの位置が画面中心部３３に一致し、水平軸と鉛直軸の回転が停止する。
【００６４】
水平軸と鉛直軸の回転が停止すると、画像１０４ａの位置を視準をするための処理（ステップＳ４〜Ｓ１８に示す自動視準）が実行され、ステップＳ１９において測定点１００ａに関する測量が実行される。すなわち、測定点１００ａに関する測距・測角が行われるとともに、測定点１００ａを基準として撮像が行われ、測量結果や撮像結果が計測制御機６５のメモリに記録される。
【００６５】
測定点１００ａに関する測距・測角等の処理が終了すると、実行順位第２位の回転駆動指令が選択され、再びステップＳ３において、この回転駆動指令を基に水平制御部５４と垂直制御部５６の制御により水平軸と鉛直軸が回転駆動され、水平軸と鉛直軸の回転駆動に伴って、画像１０４ｂの位置が画面中心部３３に向かって移動する。そして、水平軸と鉛直軸の回転に伴って距離偏差が零になると、画像１０４ｂの位置が画面中心部３３に一致し、水平軸と鉛直軸の回転が停止する。そして、水平軸と鉛直軸の回転が停止すると、画像１０４ｂの位置を視準するための処理（ステップＳ４〜Ｓ１８に示す自動視準）が実行され、測定点１００ｂに関する測量が実行される。
【００６６】
以下、同様に、測定点１００ｂに関する測距・測角等の処理が終了すると、実行順位第３位から第ｎ位の回転駆動指令が順次選択され、それぞれのステップＳ３において、選択された回転駆動指令を基に水平制御部５４と垂直制御部５６の制御により水平軸と鉛直軸が回転駆動され、水平軸と鉛直軸の回転駆動に伴って、画像１０４ｃから画像１０４ｎの位置が画面中心部３３に向かって順次移動する。そして、水平軸と鉛直軸の回転に伴って距離偏差が零になると、画像１０４ｃから画像１０４ｎの位置が順次画面中心部３３に一致し、水平軸と鉛直軸の回転が停止する。そして、水平軸と鉛直軸の回転が停止すると、画像１０４ｃから画像１０４ｎの位置を視準するための処理（ステップＳ４〜Ｓ１８に示す自動視準）が順次実行され、測定点１００ｃから測定点１００ｎに関する測量が実行される。そして、このようにして測定されたデータは、通信装置を介して計測制御機６５に送信される。
【００６７】
このように、本実施例によれば、マウスやペンを用いてディスプレイ６５ａの画面上の複数のターゲット１０４の画像１０４ａ〜１０４ｎを順次指定するだけで、各画像１０４ａ〜１０４ｎの位置を、望遠鏡４６の視準点となる画面中心部３３まで移動させることができるとともに、各画像１０４ａ〜１０４ｎに対応した各測定点１００ａ〜１００ｎに関する測量を順次自動的に行うことができる。
【００６８】
次に、本発明の第二実施例について図２１〜図２３を参照して詳細に説明する。
【００６９】
図２１は、本発明の第二実施例である測量機全体のブロック図であり、図２２は、この測量機の光学系と自動視準装置を説明する図であり、図２３は、この測量機を用いて多点観測する崖を示す図である。
【００７０】
本実施例の測量機１１０Ａは、ノンプリズム型トータルステーションとして、図２１と図２２に示したように、測定点までの距離を測定する測距部（光波距離計）４８と、望遠鏡４６の水平角を測定する水平測角部（水平エンコーダ）５０と、望遠鏡４６の垂直角を測定する垂直測角部（垂直エンコーダ）５２と、望遠鏡４６の水平角を制御する水平制御部（水平サーボモータ）５４と、望遠鏡４６の垂直角を制御する垂直制御部（垂直サーボモータ）５６と、これら各部を制御するとともに測定結果を算定するためのＣＰＵ（演算制御部）５８と、広角カメラ光学系８９と、視準カメラ光学系４７などを備えており、第一実施例のプリズム型トータルステーションから画像処理装置６０とビームスプリッタ１２０および十字形ラインセンサ１２２を除いたもので構成されている。
【００７１】
すなわち、本実施例の測量機１１０Ａは、ノンプリズム型トータルステーションとして、望遠鏡４６で測定対象物を捉えた後、測定点が定められたときには、発光素子７４からの測距光を測定対象物に向けて照射し、測定対象物で反射された測距光の一部を対物レンズ１１を介して受光素子８６Ａで受光し、受光素子８６Ａで受光した測距光と内部参照光との位相差を基に測定点付近までの概略の距離を求めるように構成されている。
【００７２】
具体的には、発光素子７４から出射された測距光（ＬＥＤ又は赤外線レーザ光）は、集光レンズ７６、ダイクロイックミラー７８、反射プリズム７０、対物レンズ１１を経て、測定対象物に向けて送光される。そして、測距光は、測定対象物において種々の方向に反射されるが、測定対象物の測定点付近で反射された測距光の一部は、今来た光路を逆進し、対物レンズ１１に入射する。この対物レンズ１１に入射した測距光は、ダイクロイックプリズム７２で直角方向へ反射され、受光素子８６Ａへ入射する。そして、測定対象物までの距離は、従来と同様に、発光素子７４から図示しない光ファイバーにより直接受光素子８６Ａへ入射する機械内部距離誤差補正用の参照光と、測定対象物で反射してから受光素子８６Ａへ入射する測距光の測距信号と、図示しない基準信号発生器で作られる基準信号との位相差から算出される。
【００７３】
なお、測定点に反射ターゲットを設置して測距光を反射させる方式に比べると、受光素子８６Ａにおける受光量は必然的に低いので、受光素子８６Ａとしてはそれなりの高感度のものを用いることが望ましい。
【００７４】
また、測定対象物照明用の光源８０は、早朝や夕方などの測定対象物が見にくい場合に望遠鏡を測定対象物の方向に向ける際に主に利用されるのであって、前記した第１の実施例に示すように、画像処理による自動視準処理（望遠鏡の視準軸である画面の中心部を反射ターゲットの中心に正確に一致させる自動視準処理）がし易いように反射ターゲットを照明するためのものではない。したがって、このノンプリズム型トータルステーションには、測定対象物照明用の光源８０は必ずしも必要ではない。
【００７５】
次に、図２３に示すように、測定対象物となる崖が崩れ落ちて建物１０２を損壊させる恐れのあることを想定し、ノンプリズム型トータルステーションを用いて、崖に関する多点測量を自動的に行うときの測量方法について説明する。まず、望遠鏡４６で測定対象物の崖を視準できる位置に測量機１１０をセットし、望遠鏡４６で崖を視準する。
【００７６】
次に、望遠鏡４６で崖を視準すると、視準ＣＣＤカメラ素子４５により崖に関する画像情報が生成される。この画像情報はタッチパネルディスプレイ６４に伝送されるとともに、入出力装置６６を介して計測制御機６５に伝送される。そして、タッチパネルディスプレイ６４と計測制御機６５のディスプレイの画面上にそれぞれ崖に関する画像が表示される。例えば、崖のうち測定領域１０３内の画像が画面上に表示される。
【００７７】
計測制御機６５のディスプレイの画面上に測定領域１０３内の画像が表示されたときに、画面上の画像に対して、タッチペン又は指等の測定点指定手段で複数の測定点Ｐ１〜Ｐ５を順次指定して画面の傍らにある測定ボタンを押すと、各測定点Ｐ１〜Ｐ５の画面上における位置情報が通信装置、入出力装置６６を介してＣＰＵ５８に伝送される。そして、ＣＰＵ５８により、各測定点Ｐ１〜Ｐ５の画面上における座標（位置）が算出（認識）される。
ＣＰＵ５８は、画面上における各測定点Ｐ１〜Ｐ５の位置（座標）を画面中心部３３（望遠鏡４６の視準軸Ｏ）に一致させるための移動量（回転量）を水平角と鉛直角に関連づけて算出し、各算出した移動量に従った制御信号を出力する。すなわち、ＣＰＵ５８は、各測定点Ｐ１〜Ｐ５に対応した画像の座標（位置）と画面中心部３３（望遠鏡４６の視準軸Ｏ）との間の水平方向偏差ｈと垂直方向偏差ｖを各測定点Ｐ１〜Ｐ５ごとにそれぞれ求め、これら両偏差ｈ、ｖを０にするための移動量をそれぞれ求めるとともに、各移動量に従った制御信号を各測定点Ｐ１〜Ｐ５毎に生成し、各制御信号を水平制御部５４と垂直制御部５６に出力する。
【００７８】
各測定点Ｐ１〜Ｐ５に関する制御信号が順次水平制御部５４と垂直制御部５６に入力されると、各測定点Ｐ１〜Ｐ５に対応した画像の位置が画面中心部３３（望遠鏡４６の視準軸Ｏ）に一致するように、トータルステーション１１０Ａ（望遠鏡４６）は、鉛直軸と水平軸がそれぞれ水平制御部５４と垂直制御部５６によって駆動される。この場合、まず、測定点Ｐ１に対応した画像の位置が画面中心部３３（望遠鏡４６の視準軸Ｏ）に一致するように、水平制御部５４と垂直制御部５６の制御により鉛直軸と水平軸が回転駆動され、測定点Ｐ１に対応した画像の位置と画面中心部３３（望遠鏡４６の視準軸Ｏ）との間の水平方向偏差ｈと垂直方向偏差ｖがそれぞれ０になったときに、測定点Ｐ１に対応した画像の位置が画面中心部３３（望遠鏡４６の視準軸Ｏ）に一致し、鉛直軸と水平軸の回転が停止する。
【００７９】
水平軸と鉛直軸の回転が停止すると、測定点Ｐ１に関する測量が実行される。すなわち、測定点Ｐ１に関する測距が測距部４８により行われるとともに、垂直測角部５２と水平測角部５０により測定点Ｐ１に関する測角が行われ、測量結果や撮像結果がメモリに記録される。
【００８０】
測定点Ｐ１に関する測距・測角等の処理が終了すると、測定点Ｐ２に関する制御信号を基に水平制御部５４と垂直制御部５６の制御により水平軸と鉛直軸がそれぞれ回転駆動される。水平軸と鉛直軸の回転駆動により、測定点Ｐ２に対応した画像の位置と画面中心部３３（望遠鏡４６の視準軸Ｏ）との間の水平方向偏差ｈと垂直方向偏差ｖがそれぞれ０になったときには、測定点Ｐ２に対応した画像の位置が画面中心部３３（望遠鏡４６の視準軸Ｏ）に一致し、水平軸と鉛直軸の回転が停止する。水平軸と鉛直軸の回転が停止すると、測定点Ｐ２に関する測量として、測距・測角が実行される。
【００８１】
以下、同様に、測定点Ｐ２に関する測距・測角等の処理が終了すると、測定点Ｐ３〜測定点Ｐ５に関する制御信号が順次選択され、選択された制御信号を基に水平制御部５４と垂直制御部５６の制御により水平軸と鉛直軸が回転駆動される。水平軸と鉛直軸の回転駆動に伴って、各測定点Ｐ３〜Ｐ５に対応した画像の位置と画面中心部３３（望遠鏡４６の視準軸Ｏ）との間の水平方向偏差ｈと垂直方向偏差ｖがそれぞれ０になったときには、測定点Ｐ３〜測定点Ｐ５に対応した画像の位置が順次画面中心部３３（望遠鏡４６の視準軸Ｏ）に一致し、水平軸と鉛直軸の回転が停止する。水平軸と鉛直軸の回転が停止すると、測定点Ｐ３から測定点Ｐ５に関する測量として、測距・測角が実行される。
【００８２】
このように、本実施例によれば、崖の方向に望遠鏡４６を向けて視準した後、崖を撮像して得られた画像が計測制御機６５のディスプレイの画面上に表示されたときに、この画面上の測定領域１０３内の画像に対して、複数の測定点Ｐ１〜Ｐ５を指定する遠隔操作を行うだけで、各測定点Ｐ１〜Ｐ５に関する測量を順次自動的に行うことができる。
【００８３】
また、本実施例においては、崖を撮像して得られた画像が計測制御機６５のディスプレイの画面上に測定領域１０３内の画像として表示されたときに、この画面上の画像に対して、複数の測定点Ｐ１〜Ｐ５を指定する操作を行うものについて述べたが、崖を撮像して得られた画像をタッチパネルディスプレイ６４の画面上に測定領域１０３内の画像として表示したときに、この画面上に複数の測定点Ｐ１〜Ｐ５を指定する操作を行うことによっても多点測量を自動的に行うことができる。
【００８４】
また、本実施例においては、望遠鏡４６の視準軸がＣＣＤカメラ素子４５の光軸と同軸であるため、測定点を正確に指示したり、確認したりすることができる。
【００８５】
さらに、本実施例においては、各測定点を広角レンズ８７を介して撮像された画像をタッチパネルディスプレイ６４または計測制御機６５のディスプレイの画面上に広角画像で表示するようにしているので、各測定点を拡大された画像で確認することができる。
【００８６】
本実施例によれば、画面上に測定対象物の画像が表示されたときに、この画像に対して複数の測定点を指定するための操作を行うだけで、各測定点に反射ターゲットを設置することなく、複数の測定点に関する測量を自動的に行うことができ、作業性および操作性の向上に寄与することができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る発明によれば、画面上の複数の測定点に関する画像の位置が指定されたときには、画面上の各測定点に関する画像の位置を画面中心部に一致させるための回転駆動指令が順次トータルステーションに出力され、トータルステーションを各回転駆動指令にしたがって回転させるようにしたため、遠隔操作により、画面上の複数の測定点に関する画像の位置を画面中心部に順次移動させて、各測定点に関する測量を順次行うことができるので、トータルステーションによる測量作業が非常に易しいものとなる。
【００８８】
請求項２に係る発明によれば、各回転駆動指令に対して、その実行順序に関する情報を付加することで、各測定点に関する測量を付加情報に従って指定の順序で行うことができる。
【００８９】
請求項３に係る発明によれば、プリズム型トータルステーションを遠隔操作することによって多数の測定点を正確かつ簡単に測量することができる。
【００９０】
請求項４に係る発明によれば、ノンプリズム型トータルステーションを遠隔操作することによって多数の測定点を簡単に測量することができる。
【００９１】
請求項５に係る発明によれば、夜間やトンネル内といった暗い計測作業現場においても、画面に現れる照明された測定対象物から複数の測定点を指定することができるので、暗い計測作業現場においても、遠隔操作により、各測定点に関する測量を順次行うことができる。
【００９２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である測量機全体のブロック図である。
【図２】前記測量機の光学系及び自動視準装置を説明する図である。
【図３】前記測量機の背面図である。
【図４】十字形ラインセンサを説明する図である。
【図５】測定対象物の各部位置を測定する方法を示す図である。
【図６】前記測量機の広角カメラ光学系で得た画像を示す図である。
【図７】前記測量機において、前記広角カメラ光学系で得た画像を用いて予備視準した後に、前記広角カメラ光学系で得た画像を示す図である。
【図８】前記測量機において、前記視準カメラ光学系で得た画像を用いて、自動視準した後に、前記視準カメラ光学系で得た画像を示す図である。
【図９】前記測量機で測定点の位置測定の手順を説明するフローチャートである。
【図１０】前記測量機の自動視準の開始前に、広角カメラ光学系で得た最も広角な画像を示す図である。
【図１１】図１０において、測定点のターゲットの中心のレクチル線の中心からの水平偏差及び垂直偏差を示す図である。
【図１２】前記広角カメラ光学系の最も広角な状態で、ターゲットを視準軸方向へ移動させていく途中を示す図である。
【図１３】前記広角カメラ光学系の最も広角な状態で、ターゲットの中心と視準軸を一致させた状態を示す図である。
【図１４】前記測量機の予備視準の途中において、前記広角カメラ光学系を小幅ズームアップした状態を示す図である。
【図１５】前記広角カメラ光学系を小幅ズームアップした状態で、ターゲットの中心と視準軸を一致させた状態を示す図である。
【図１６】視準カメラ光学系に切り換えた直後に前記視準カメラ光学系で捕らえた画像を示す図である。
【図１７】前記視準カメラ光学系で捕らえた画像で、ターゲットの中心と視準軸を一致させた状態を示す図である。
【図１８】測定対象物を望遠鏡で視準したときの状態を示す図である。
【図１９】複数の測定点の画像を指定したときの表示例を示す図である。
【図２０】測定点の画像を画面中心部に移動させたときの状態を示す図である。
【図２１】本発明の第二実施例である測量機全体のブロック図である。
【図２２】本発明の第二実施例の測量機の光学系と自動視準装置を説明する図である。
【図２３】本発明の第二実施例の測量機を用いて多点観測する崖を示す図である。
【符号の説明】
Ｐ１〜Ｐ５  画面上の測定点
３３  画面中心部
４３  水平回転軸（鉛直軸）
４６  視準望遠鏡
４７  視準カメラ光学系（撮像装置）
４８  測距部
５０  水平測角部
５２  垂直測角部
５４  水平制御部
５６  垂直制御部
６０  画像処理装置
６４  タッチパネルディスプレイ（表示装置）
６５  計測制御機
６５ａ  ディスプレイ
６８  タッチペン（測定点指定手段）
８０  測定対象物照明用の光源
８９  広角カメラ光学系（撮像装置）
９０  ターゲット像（測定点）
１００ａ〜１００ｎ  測定点
１０２  建物
１０３  測定領域
１０４  反射ターゲット（測定点）
１０４ａ〜１０４ｎ  ターゲットの画像
１１０  測量機
１１０Ａ  ノンプリズム型トータルステーション
ｈ  画面上の測定点位置と画面中心部との水平方向偏差
ｖ  画面上の測定点位置と画面中心部との垂直方向偏差
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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