(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学手段を介してバーコードを目盛とした標尺を撮像するＣＣＤラインセンサと、前記ＣＣＤラインセンサの出力を増幅する増幅器と、前記増幅器により増幅させた出力をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換機により出力されるデジタルデータをコード化し、予め入力されているバーコードのテーブルデータのコードと比較し、さらに内挿計算することで目盛データを演算処理するマイクロコンピュータと、前記目盛データを表示する表示部と、ＣＣＤラインセンサのチャージタイムを調整するＣＣＤ駆動部とを備えた電子レベルであって、
前記光学手段にはビームスプリッタが配設されており、前記バーコード標尺の像は、前記ビームスプリッタにより分光されて、一方は視準用として接眼レンズ側へ、他方はＣＣＤラインセンサ側へ導かれるものであり、前記ビームスプリッタの分光比を前記ＣＣＤラインセンサ側より前記接眼レンズ側への光量が大きくなるように設定し、
前記マイクロコンピュータは、Ａ／Ｄ変換器から入力されるデジタルデータの信号レベルが、測定環境の明暗状況に拘わらず、一定となるように、ＣＣＤラインセンサのチャージタイムと増幅器のゲインを調整することを特徴とする電子レベル。
【請求項２】
前記ゲインの調整は、前記ＣＣＤラインセンサでとらえたアナログ信号を増幅する増幅器に複数のゲインが得られるようにし、前記アナログ信号をデジタル変換して、その値を判断し、出力される或いは入力される信号レベルに応じて、前記複数のゲインを切換えることを特徴とする請求項１記載の電子レベル。
【請求項３】
Ｌ：照度，Ｔ：チャージタイム，Ｇ：増幅器のゲイン，Ｍ：アナログ／デジタル変換させたデジタル値としたときに、前記マイクロコンピュータは、Ｌ×Ｔ×Ｇ／Ｍ＝一定となるようにチャージタイムとゲインを調整することを特徴とする請求項１記載の電子レベル。
【請求項４】
チャージタイムが所定時間を超えると、ゲインを上げるとともにチャージタイムを減じ、チャージタイムが所定時間未満となると、ゲインを下げるとともにチャージタイムを増加させることを特徴とする請求項１記載の電子レベル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は測量機に係り、特に標尺上のバーコードの像をとらえ、標尺上の目盛を高精度に読み取ることが可能な測量機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からバーコードを標尺上に印刷し、離れた場所からＣＣＤ撮像素子でバーコードの像をとらえ、バーコードを解読し、その値を算出し、更に内挿計算を行って、標尺上の目盛を高精度に読み取る測量機が知られている。
【０００３】
この種の電子レベルのバーコード処理部は、標尺のバーコードをＣＣＤラインセンサで撮像し、ＣＣＤラインセンサの出力を増幅し、アナログ／デジタル変換してマイクロコンピュータに送る。このマイクロコンピュータでは、予め入力されているバーコード情報と比較し、さらには内挿計算を行って、目盛として表示部に表示されるようになっている。
【０００４】
またマイクロコンピュータでは、アナログ／デジタル変換して送られてきたバーコードデータが一定の出力レベルか否かによって、ＣＣＤ駆動部でＣＣＤセンサのチャージタイムを増減させることで、ＣＣＤセンサから出力が略一定に保持させるようになっている。
【０００５】
即ち、測定環境が暗くなるとＣＣＤラインセンサからの信号レベルが下がり、マイクロコンピュータに入力させるデータの信号レベルもそれだけ低くなって、正確な演算ができなくなる。そこで、マイクロコンピュータに入力させるデータの信号レベルが下がったら、ＣＣＤ駆動部のチャージタイムを長くするようにして、暗い環境下でもデータが十分な信号レベルをもつようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、測量機としての電子レベルが使用される明るさの条件は、トンネルの中や、夕方の薄暗い場合から、直射日光の当たる場所、あるいは白い壁のそば等の非常に明るい場合まで極めて広い範囲にわたる。この光の広いダイナミック・レンジの像をＣＣＤラインセンサでとらえるためには、チャージタイム（Ｃｈａｒｇｅｔｉｍｅ）のみのコントロールだけで処理するのは困難である。即ち、明暗差の幅が大きすぎるためである。
【０００７】
例えばチャージタイムのみで対応させようとすると、チャージタイムが数秒（長すぎる）となって正確な測定ができなくなる。より具体的には、例えば大気のゆらぎによって、ＣＣＤラインセンサ上で標尺（バーコード）像が動く状態等が生じて、ＣＣＤラインセンサが標尺（バーコード）を正確に撮像できないことになる。
【０００８】
本発明の目的は、明暗の極めて広い範囲で使用できる電子レベルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明の電子レベルによれば、光学手段を介してバーコードを目盛とした標尺を撮像するＣＣＤラインセンサと、前記ＣＣＤラインセンサの出力を増幅する増幅器と、前記増幅器により増幅させた出力をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換機により出力されるデジタルデータをコード化し、予め入力されているバーコードのテーブルデータのコードと比較し、さらに内挿計算することで目盛データを演算処理するマイクロコンピュータと、前記目盛データを表示する表示部と、ＣＣＤラインセンサのチャージタイムを調整するＣＣＤ駆動部とを備えた電子レベルであって、前記光学手段にはビームスプリッタが配設されており、前記バーコード標尺の像は、前記ビームスプリッタにより分光されて、一方は視準用として接眼レンズ側へ、他方はＣＣＤラインセンサ側へ導かれるものであり、前記ビームスプリッタの分光比を前記ＣＣＤラインセンサ側より前記接眼レンズ側への光量が大きくなるように設定し、前記マイクロコンピュータは、Ａ／Ｄ変換器から入力されるデジタルデータの信号レベルが、測定環境の明暗状況に拘わらず、一定となるように、ＣＣＤラインセンサのチャージタイムと増幅器のゲインを調整することにより、解決される。
【００１０】
このとき、ゲインの調整は、前記ＣＣＤラインセンサでとらえたアナログ信号を増幅する増幅器に複数のゲインが得られるようにし、前記アナログ信号をデジタル変換して、その値を判断し、出力される或いは入力される信号レベルに応じて、前記複数のゲインを切換えるように構成すると好適である。
【００１１】
また、Ｌ：照度，Ｔ：チャージタイム，Ｇ：増幅器のゲイン，Ｍ：アナログ／デジタル変換させたデジタル値としたときに、前記マイクロコンピュータは、Ｌ×Ｔ×Ｇ／Ｍ＝一定となるようにチャージタイムとゲインを調整するように構成する。
【００１２】
さらに、チャージタイムが所定時間を超えると、ゲインを上げるとともにチャージタイムを減じ、チャージタイムが所定時間未満となると、ゲインを下げるとともにチャージタイムを増加させるように構成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の電子レベルＳは、光学部１０と、接眼部２０と、バーコードデータ処理部３０と、を備えており、バーコードデータ処理部３０には、ビームスプリッタ１４で分割された光が導かれるもので、ＣＣＤラインセンサ３１と、増幅器３２と、Ａ／Ｄ変換器３３と、マイクロコンピュータ３４と、ＣＣＤ駆動部３５と、を備えている。
【００１４】
このバーコードデータ処理部３０は、先ず、ＣＣＤラインセンサ３１からの出力データを増幅器３２で増幅し、この増幅された出力データをＡ／Ｄ変換器３３でアナログ／デジタル変換する。そして、マイクロコンピュータ３４は、デジタル値（出力データ）を予め入力されているバーコードに関するテーブルデータと比較しバーコードのどの位置かを算出し、更には内挿計算を行う。この内挿の結果、所定値を、目盛りとして表示部４０に表示する。
【００１５】
本例のマイクロコンピュータ３４では、Ａ／Ｄ変換器３３から得られる出力（デジタル値）データが常に一定の信号レベルとなるように、ＣＣＤ駆動部３５にはＣＣＤラインセンサ３１のチャージタイム（蓄積時間）を長くしたり短くしたりする為の信号を出力するようになっている。
【００１６】
即ち、図２で示すように、増幅器３２はプリアンプ３２ａとメインアンプ３２ｂとから構成されており、このメインアンプ３２ｂでは、ゲインがＨｉｇｈとＬｏｗとを選択可能に構成されている。またＣＣＤ駆動部３５では、マイクロコンピュータ３４からの指示により、ＣＣＤラインセンサ３１のチャージタイム（蓄積時間）を増減できるように構成されている。そして、マイクロコンピュータ３４では、Ａ／Ｄ変換器３３でアナログ／デジタル変換されたデジタル値Ｍが、Ｌ×Ｔ×Ｇ／Ｍ＝一定、となるように、ＣＣＤラインセンサ３１のチャージタイム（蓄積時間）と増幅器３２のゲインを制御するように構成されている（但し、Ｌ＝照度，Ｔ＝チャージタイム，Ｇ＝増幅器のゲイン，Ｍ＝デジタル値）。
【００１７】
そして、例えばゲインをＨｉｇｈ  ＧａｉｎとＬｏｗ  Ｇａｉｎの二段にした例を示すと、測定の環境が明るい場合はゲインをＬｏｗとし、さらにチャージタイム（蓄積時間）を短くしていくように制御する。一方、測定の環境が暗い場合、ゲインをＨｉｇｈとし、更にチャージタイム（蓄積時間）を長くしていくように制御する。
【００１８】
以上のように、ＣＣＤラインセンサのチャージタイムに加えて、ＣＣＤラインセンサの出力を増幅する増幅器のゲインを調整し、従来までは微弱すぎたり、過大すぎたりした信号レベルを適正レベルにすることにより、照度の小さい範囲から大きな範囲まで測定できる電子レベルを提供することができる。
【００１９】
このように、従来の電子レベルでは使用困難であった、測定環境の明るさの範囲が、極めて広範囲の条件下での測定が可能となり、２０ｌｘ（ルクス）から１６×１０４ｌｘ（ルクス）という非常に広範囲の条件下での測定ができることから、接眼レンズ側への光量が従来よりも大きくなるようにビームスプリッタへの分光比を設定することが可能となり、これによって従来では視準の困難であった薄暗い条件下においても視準が可能となる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明例で示す部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で各種改変できることは勿論である。
【００２１】
図１乃至図４は本発明の一例を示すものであり、図１は電子レベルの一形態を示す概略構成図、図２はＣＣＤ駆動部とデータ処理部の一形態を説明するブロック図、図３は照度と蓄積時間とでゲインを切り替える場合の一形態を示すグラフ図、図４は実施の一形態を示すフローチャートである。
【００２２】
本例の電子レベルＳは、光学部１０と、接眼部２０と、バーコードデータ処理部３０と、表示部４０と、入力部５０と、を主要構成要素としている。図１中、記号Ｈはバーコード付標尺である。
【００２３】
本例の光学部１０は、対物レンズ１１，合焦レンズ１２，自動傾斜補正機構１３，ビームスプリッタ１４を備えている。ビームスプリッタ１４はバーコード付標尺Ｈの像を、接眼部２０側と、ＣＣＤラインセンサ３１側へ分光するものである。
【００２４】
本例の接眼部２０は、ビームスプリッタ１４で分割された一方の光が導かれる焦点鏡２１及び接眼レンズ２２とを備えている。本例ではビームスプリッタ１４の分光比を、従来に比して接眼部２０側へ光量が多くなるように構成されている。
【００２５】
本例のバーコードデータ処理部３０は、ビームスプリッタ１４で分割された他の光が導かれるもので、ＣＣＤラインセンサ３１と、増幅器３２と、Ａ／Ｄ変換器３３と、マイクロコンピュータ３４と、ＣＣＤ駆動部３５とを備えている。
【００２６】
このバーコードデータ処理部３０は、先ず、ＣＣＤラインセンサ３１からの出力データを増幅器３２で増幅し、この増幅された出力データをＡ／Ｄ変換器３３でアナログ／デジタル変換する。そして、マイクロコンピュータ３４は、デジタル値（出力データ）を予め入力されているバーコードに関するテーブルデータと比較しバーコードのどの位置かを算出し、更には内挿計算を行う。この内挿の結果、所定値を、目盛りとして表示部４０に表示する。
【００２７】
本例のマイクロコンピュータ３４では、Ａ／Ｄ変換器３３から得られる出力（デジタル値）データが常に一定の信号レベルとなるように、ＣＣＤ駆動部３５にはＣＣＤラインセンサ３１のチャージタイム（蓄積時間）を長くしたり短くしたりする為の信号を出力するようになっている。
【００２８】
即ち、図２で示すように、増幅器３２はプリアンプ３２ａとメインアンプ３２ｂとから構成されており、このメインアンプ３２ｂでは、ゲインがＨｉｇｈとＬｏｗとを選択可能に構成されている。またＣＣＤ駆動部３５では、マイクロコンピュータ３４からの指示により、ＣＣＤラインセンサ３１のチャージタイム（蓄積時間）を増減できるように構成されている。そして、マイクロコンピュータ３４では、Ａ／Ｄ変換器３３でアナログ／デジタル変換されたデジタル値Ｍが、Ｌ×Ｔ×Ｇ／Ｍ＝一定、となるように、ＣＣＤラインセンサ３１のチャージタイム（蓄積時間）と増幅器３２のゲインを制御するように構成されている（但し、Ｌ＝照度，Ｔ＝チャージタイム，Ｇ＝増幅器のゲイン，Ｍ＝デジタル値）。
【００２９】
本例の表示部４０は、電子レベルＳの液晶表示部としているが、液晶による手段以外にもプラズマ表示部等各種の手段を用いることが可能である。また本例の入力部５０は、キー入力部５１とデータＩ／Ｏ５２とを備えている。キー入力部５１はテンキー、ファンクションキー、英数文字キー、文字キー等各種キー入力が可能なように構成されている。またデータＩ／Ｏ５２は、ＦＤ（フロッピーディスク）やＭＯ（光磁気ディスク）、光ディスク、ＤＶＤ、交換可能なカード式のＲＯＭやＲＡＭ等の記憶媒体からの情報を電子レベルＳ側へ、或いは電子レベルＳから記憶媒体側へ、転送することが可能なように構成されている。
【００３０】
そして、例えばゲインをＨｉｇｈ  Ｇａｉｎ（Ｌｏｗ  Ｇａｉｎの８倍）とＬｏｗ  Ｇａｉｎの二段にした例を示すと、測定の環境が明るい場合はゲインをＬｏｗとし、さらにチャージタイム（蓄積時間）を短くしていくように制御する。一方、測定の環境が暗い場合、ゲインをＨｉｇｈとし、更にチャージタイム（蓄積時間）を長くしていくように制御する。
【００３１】
具体的には、アナログ／デジタル変換した値が、一定値（例えば、デジタル値で２００等の値）になる様にマイクロコンピュータ３４で制御するが、図３で示すように、照度が１千数百ｌｘ以下のときには、増幅器３２のゲインをＨｉｇｈ（Ｌｏｗ  Ｇａｉｎの８倍）として、ＣＣＤラインセンサ３１の蓄積時間を長くしたり短くしたりして制御する。照度が１千数百ｌｘ以上，１万数千ｌｘ以下のときには、増幅器３２のゲインをＨｉｇｈまたはＬｏｗにして、ＣＣＤラインセンサ３１の蓄積時間を長くしたり短くしたりして制御する。
【００３２】
ゲインをＬｏｗの状態で、照度が落ちて数千ｌｘの状態になった場合には、ゲインを８倍のＨｉｇｈとすると共に、ＣＣＤラインセンサ３１のチャージタイム（蓄積時間）を長くして制御する。このようにゲインをＬｏｗとＨｉｇｈに切り替え、同時にＣＣＤラインセンサ３１のチャージタイム（蓄積時間）を長くしたり短くしたりすることにより、電子レベルＳの測定における環境が、明暗の極めて広い範囲で使用できる。
【００３３】
換言すると、チャージタイム（蓄積時間）が所定時間を超える状態となったときに、ゲインをＨｉｇｈ（上げる）とともにチャージタイム（蓄積時間）を減じ、チャージタイム（蓄積時間）が所定時間未満となると、ゲインをＬｏｗ（下げる）とともにチャージタイム（蓄積時間）を増加させるようにしている。この方法を用いて、実施例ではバーコード付標尺の明るさが２０ｌｘ〜１６×１０４まで測定することが可能である。
【００３４】
次に、上記構成からなる一形態を図４のフローチャートに基づいて説明する。まず、電子レベルＳの電源を投入すると、ステップＳ１で予め定められたチャージタイム（蓄積時間）・ゲインの初期値設定が行われる。この初期値設定がなされていない場合には、初期値設定を行う。初期値設定は、上記キー入力部５１により行うこともできるが、データＩ／Ｏ部５２を介してデータを取り込むことによって行うことも可能である。
【００３５】
次に、ステップＳ２でバーコード標尺Ｈの像を光学部のビームスプリッタ１４で分光した像を、ＣＣＤラインセンサ３１で読みとり、増幅器で増幅して、さらにアナログ／デジタル変換した出力値を取り込む処理を行う。そして、この出力値が、予め定められている測定条件を満足するものかどうか判断する（ステップＳ３）。測定条件を満足する（つまり測定条件成立）とき（ステップＳ３：Ｙｅｓ）は、測定処理を行う（ステップＳ４）。
【００３６】
測定条件を満足しない（つまり測定条件不成立）とき（ステップＳ３：Ｎｏ）は、ステップＳ５で次の蓄積時間（チャージタイム）を計算する。この蓄積時間（チャージタイム）を計算した後で、現在のゲインがＨｉｇｈかＬｏｗかを判断する（ステップＳ６）。
【００３７】
現在のゲインがＨｉｇｈの場合（Ｓ６：Ｈｉｇｈ）、ステップＳ７で蓄積時間（チャージタイム）が閾値１よりも短いかどうか判断する。蓄積時間が閾値１よりも短い場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、ステップＳ８でゲインを現在のＨｉｇｈからＬｏｗへ変更し、同時に蓄積時間を計算する。そしてステップＳ８の処理の後、ステップＳ２からの処理を行う。
【００３８】
一方、ステップＳ７で蓄積時間が閾値１よりも短くない場合（Ｓ７：Ｎｏ）、ステップＳ９で暗さの限界を越えているかどうか判断する。暗さの限界を越えていない場合（Ｓ９：Ｎｏ）、ステップＳ２からの処理を再度行う。暗さの限界を越えている場合（Ｓ９：Ｙｅｓ）、エラーとする（ステップＳ１０）。このエラーは、文字や色によるエラー表示、警告音等各種の手段を採用することが可能である。
【００３９】
また、前記ステップＳ６で現在のゲインがＨｉｇｈかＬｏｗかを判断し、現在のゲインがＬｏｗの場合（Ｓ６：Ｌｏｗ）、ステップＳ１１で蓄積時間が閾値２よりも長いかどうか判断する。蓄積時間が閾値２よりも長い場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２でゲインを現在のＬｏｗからＨｉｇｈへ変更し、同時に蓄積時間を計算する。そしてステップＳ１２の処理の後、ステップＳ２からの処理を行う。
【００４０】
一方、ステップＳ１１で蓄積時間が閾値２よりも長くない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、ステップＳ１３で明るさの限界を越えているかどうか判断する。明るさの限界を越えていない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、ステップＳ２からの処理を再度行う。明るさの限界を越えている場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、エラーとする（ステップＳ１０）。このエラーは前述と同様に、文字や色によるエラー表示、警告音等各種の手段を採用することが可能である。
【００４１】
なお、上記実施例では、ゲインをＨｉｇｈとＬｏｗの二段階とした例を示したが、このような二段階だけではなく、数段階に切り換えるように構成することができ、さらに無段階に切り換えるようにしてもよい。
【００４２】
また上記説明例におけるイメージセンサとしてはＣＣＤラインセンサを例にして説明しているが、ＣＣＤエリアセンサ・ＭＯＳ型撮像素子等各種のものが使用可能である。
【００４３】
Ｌｏｗ  Ｇａｉｎ時、図３に示すようなチャージタイムの可変範囲で、Ｈｉｇｈ  Ｇａｉｎ時の暗さまで測定するには、ビームスプリッタの分光比を変えてＣＣＤは多くの光量を入射する必要がある。しかし、この場合、接眼部への光量が少なくなり視準が困難となる。そこでＨｉｇｈ  Ｇａｉｎで小さな信号を増幅することでＣＣＤに入射する光量は少なくても、測定が可能となり、従来測定が困難であった暗い環境下においても、接眼部への光量が多くなり、視準が容易となり、実用的価値は極めて大である。本発明では分光比３：７でＣＣＤと接眼部に振り分けている。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来の電子レベルでは使用困難であった、測定環境の明るさの範囲が、極めて広範囲の条件下での測定が可能となる。
【００４５】
また、２０ｌｘ（ルクス）から１６×１０４ｌｘ（ルクス）という非常に広範囲の条件下での測定ができることから、接眼レンズ側への光量が従来よりも大きくなるようにビームスプリッタへの分光比を設定することが可能となり、これによって従来では視準の困難であった薄暗い条件下においても視準が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子レベルの一形態を示す概略構成図である。
【図２】ＣＣＤ駆動部の一形態を説明するブロック図である。
【図３】照度と蓄積時間とでゲインを切り替える場合の一形態を示すグラフ図である。
【図４】本発明の実施の一形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  光学部
１１  対物レンズ
１２  合焦レンズ
１３  自動傾斜補正機構
１４  ビームスプリッタ
２０  接眼部
２１  焦点鏡
２２  接眼レンズ
３０  バーコードデータ処理部
３１  ＣＣＤラインセンサ
３２  増幅器
３２ａ  プリアンプ
３２ｂ  メインアンプ
３３  Ａ／Ｄ変換器
３４  マイクロコンピュータ
３５  ＣＣＤ駆動部
４０  表示部
５０  入力部
５１  キー入力部
５２  データＩ／Ｏ
Ｈ  バーコード付標尺
Ｓ  電子レベル
【図１】
0003966621.tif 000002
【図２】
0003966621.tif 000003
【図３】
0003966621.tif 000004
【図４】
0003966621.tif 000005