(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測量地点を特定するため、この測量地点に設置されたターゲットの像を形成するための光学手段と、このターゲット像を受光するための受光手段と、この受光手段からのターゲット像の受光信号に基づき、前記ターゲットまでの距離である機械高さを演算するための演算処理手段とからなり、前記ターゲットが同心円状に形成され、前記受光手段が、同心円状のターゲットによる各円像のＸ軸又はＹ軸との交点を検出する受光信号を形成し、前記演算処理手段が、前記交点の位置から、前記各円像の直径を算出し、この直径の値から対応する機械高さを演算する測量機の求心位置測定装置。
【請求項２】
測量地点を特定するため、この測量地点に設置されたターゲットの像を形成するための光学手段と、このターゲット像を受光するための受光手段と、この受光手段からのターゲット像の受光信号に基づき、前記測量地点からのズレ量を演算するための演算処理手段とからなり、前記ターゲットが、同心円状に形成され、前記受光手段が、同心円状のターゲットによる各円像のＸ軸又はＹ軸との交点を検出する受光信号を形成し、前記演算処理手段が、前記交点の位置から、Ｘ軸方向のズレ量又はＹ軸方向のズレ量を演算する測量機の求心位置測定装置。
【請求項３】
受光手段が、第１の受光手段と、この第１の受光手段と直交して受光可能に配置されている第２の受光手段とから構成されている請求項１又は請求項２記載の測量機の求心位置測定装置。
【請求項４】
測定値を、ターゲットをおいた測定点からの値に補正する請求項１又は請求項２記載の測量機の求心位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、測量機の求心位置測定装置等に係わり、特に、基準点に対するズレ量ｘ、及びズレ量ｙ、そして機械高さＨを演算することのできる測量機の求心位置測定装置等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に測量作業は、既知の基準点に基づいて行われる。測量機を基準点又は与点上に設置し、この基準点等に基づいて測量作業が実施される。例えば、経緯儀は、鉛直軸周り及び水平軸周りに回動自在に取り付けられた視準望遠鏡の視準方向を測定することにより測量を実施する。また水準儀は、視準位置の高低差を測量することができる。
【０００３】
これらの測量機は、三脚に取り付けて使用するので、地上から視準望遠鏡までの高さ、高低計算に必要となる機械高さを測定する必要がある。
【０００４】
図９は、三脚９０００上に据え付けられた経緯儀９１００と測標９２００を表している。図９に示す様に測量機は正確な測量のため、基準点を通る鉛直線と測量機の鉛直回転軸が一致する様に据え付けられている。そして機械高さＨを測定する基点は、望遠鏡の水平回転中心に一致する支架に設けられている。
【０００５】
また図１０に示す様に、測量機９１００の鉛直回転軸と鉛直線を一致させるための鉛直回転軸の倒れを補正する整準機構９１１０と、水平位置を補正するための求心望遠鏡９１２０が設けられている。従って、測量機９１００に設けられた求心望遠鏡９１２０は、反射プリズム９１３０で反射され、鉛直回転軸に一致する測量機下方を視準する様になっている。
【０００６】
そして測量者は、基準点上に測量機９１００を据え付け後、測量機９１００の機械高さＨを測定し、更に、測量機支架の基点から測標９２００までを巻尺等で測定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の測量機９１００の機械高さＨの測定は、巻尺により測量機下部から測標９２００までの距離を測り、三脚据え付け部の厚み及び測量機の高さを加算することにより測定していた。従って測量機の高さは、整準によって変化するので、据え付け時に測定する必要があり、手間がかかる上、正確さを期待できないという問題点があった。
【０００８】
そして、通常は基点から測標９２００までを概略で直接計測するが、機械高さＨを測定する基点が、基準点上に直接ない場合もあり、高精度が得られないという深刻な問題点があった。
【０００９】
また、正確な測量及び機械高さＨの測定のためには、測量機９１００が、基準点鉛直上に据え付けられている必要がある。
【００１０】
即ち、三脚３０００上に据え付けられた測量機９１００は、まず、整準機構９１１０により鉛直に設定される。次に、視準望遠鏡９１２０を視準しながら、測量機９１００本体と三脚３０００を固定する固定ネジ（図示せず）を少し緩め、測量機９１００本体を基準点上に水平移動する。
【００１１】
この作業は、極めて高い熟練を要し、細心の注意を払って作業を行わないと、測量機９１００本体の整準が狂ったり、三脚３０００が移動してしまうという問題点があった。
【００１２】
近年では、測量機９１００本体の測定精度が飛躍的に向上し、精度の高い測量が可能となっている。例えば、水平角及び高度角の測角精度が、５秒程度の測量機では、求心位置が５ｍｍずれると、本体側では、１００ｍで約１０秒の誤差を生じてしまうこととなり、熟練者による高い精度の求心作業が要求されるという問題点があった。
【００１３】
従って、熟練者でなくとも、高精度の機械高さＨの測定が可能となる手段の出現が強く望まれている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、測量地点を特定するため、この測量地点に設置されたターゲットの像を形成するための光学手段と、このターゲット像を受光するための受光手段と、この受光手段からのターゲット像の受光信号に基づき、前記ターゲットまでの距離である機械高さを演算するための演算処理手段とからなり、前記ターゲットが同心円状に形成され、前記受光手段が、同心円状のターゲットによる各円像のＸ軸又はＹ軸との交点を検出する受光信号を形成し、前記演算処理手段が、前記交点の位置から、前記各円像の直径を算出し、この直径の値から対応する機械高さを演算する構成となっている。
【００１５】
そして本発明は、測量地点を特定するため、この測量地点に設置されたターゲットの像を形成するための光学手段と、このターゲット像を受光するための受光手段と、この受光手段からのターゲット像の受光信号に基づき、前記測量地点からのズレ量を演算するための演算処理手段とからなり、前記ターゲットが、同心円状に形成され、前記受光手段が、同心円状のターゲットによる各円像のＸ軸又はＹ軸との交点を検出する受光信号を形成し、前記演算処理手段が、前記交点の位置から、Ｘ軸方向のズレ量又はＹ軸方向のズレ量を演算する構成となっている。
【００１６】
また本発明の受光手段は、第１の受光手段と、この第１の受光手段と直交して受光可能に配置されている第２の受光手段とから構成することもできる。
【００１７】
そして本発明は、測定値を、ターゲットをおいた測定点からの値に補正する構成にすることもできる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以上の様に構成された本発明は、光学手段が、測量地点を特定するため、この測量地点に設置されたターゲットの像を形成し、受光手段が、ターゲット像を受光し、この受光手段からのターゲット像の受光信号に基づき、演算処理手段が、ターゲットまでの距離である機械高さを演算する様になっており、ターゲットを同心円状に形成し、受光手段が、同心円状のターゲットによる各円像のＸ軸又はＹ軸との交点を検出する受光信号を形成し、演算処理手段が、交点の位置から、各円像の直径を算出し、この直径の値から対応する機械高さを演算する構成となっている。
【００２５】
そして本発明は、光学手段が、測量地点を特定するため、この測量地点に設置されたターゲットの像を形成し、受光手段が、ターゲット像を受光し、この受光手段からのターゲット像の受光信号に基づき、演算処理手段が、測量地点からのズレ量を演算する様になっており、ターゲットを同心円状に形成し、受光手段が、同心円状のターゲットによる各円像のＸ軸又はＹ軸との交点を検出する受光信号を形成し、演算処理手段が、交点の位置から、Ｘ軸方向のズレ量又はＹ軸方向のズレ量を演算する構成となっている。
【００２６】
また本発明の受光手段は、第２の受光手段が、この第１の受光手段と直交して受光可能に配置することもできる。
【００２７】
そして本発明は、測定値を、ターゲットをおいた測定点からの値に補正することもできる。
【００３４】
【実施例】
【００３５】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００３６】
図１は、測量機本体１０００と測標２０００とを説明する図であり、測量機本体１０００には求心望遠鏡１１００が取り付けられており、測標２０００には機械高さ測定ターゲット２１００が形成されている。
【００３７】
なお図１の状態は、測量機本体１０００の整準作業が完了しており、求心望遠鏡１１００による求心作業の前の状態である。
【００３８】
機械高さ測定ターゲット２１００は、測標２０００の中心に一致する様に形成されている。なお機械高さ測定ターゲット２１００は、ターゲットに該当するものである。
【００３９】
測量機本体１０００の底部の回転中心には、視準光を通過させるための穴部１２００が形成されており、測量機本体１０００の鉛直回転中心の位置には、視準光を直角に偏向させるための反射プリズム１３００が取り付けられている。
【００４０】
また整準台３１００には、三脚３０００と固定するための固定ネジ３１１０が形成されている。
【００４１】
基準点上に配置された機械高さ測定ターゲット２１００からの視準光は、固定ネジ３１１０の中心を通って、測量機本体１０００の穴部１２００から視準される。
【００４２】
そして、穴部１２００を通過した視準光は、反射プリズム１３００で反射され、求心望遠鏡１１００に向かう様になっており、求心望遠鏡１１００では、視準光と測定光とを分割する様に構成されている。
【００４３】
次に図２に基づいて、求心望遠鏡１１００の光学的構成を説明する。
【００４４】
求心望遠鏡１１００は、接眼レンズ１１１０と、レクチル１１２０と、第１のビームスプリッタ１１３０と、対物レンズ１１４０と、第２のビームスプリッタ１１５０と、第１のＣＣＤ１１６０と、第２のＣＣＤ１１７０とを備えている。
【００４５】
対物レンズ１１４０は、反射プリズム１３００を介して、測標２０００の機械高さ測定ターゲット２１００の像（以下、ターゲット像と称する）を形成するためのものである。即ち対物レンズ１１４０は、十字線を備えたレクチル１１２０上にターゲット像を形成するものである。なお、対物レンズ１１４０とレクチル１１２０とは、光学手段に該当するものである。
【００４６】
測量者は、接眼レンズ１１１０により、レクチル１１２０上に形成されたターゲット像を視準することができる。
【００４７】
対物レンズ１１４０とレクチル１１２０との間には、第１のビームスプリッタ１１３０が挿入されており、第１のビームスプリッタ１１３０は、視準光を透過させてレクチル１１２０に向かわせると共に、一部の光を直角上方に反射させて測定光を形成させる様になっている。第１のビームスプリッタ１１３０で反射された測定光は、上方に配置された第２のビームスプリッタ１１５０により、第１測定光と第２測定光とに分離される。
【００４８】
即ち、第１のビームスプリッタ１１３０からの測定光は、第２のビームスプリッタ１１５０を透過されたものが第１測定光となり、第２のビームスプリッタ１１５０で反射されて９０度偏向されたものが、第２測定光となる。
【００４９】
第１測定光は、第１の受光手段である第１のＣＣＤ１１６０に入射され、第２測定光は、第２の受光手段である第２のＣＣＤ１１７０に入射される様に構成されている。
【００５０】
なお、第１のＣＣＤ１１６０と第２のＣＣＤ１１７０とは、レクチル１１２０と共役の位置にある。
【００５１】
次に、機械高さＨの測定の原理を説明する。
【００５２】
本実施例の機械高さ測定ターゲット２１００は、図１に示す様に同心円状に形成されている。図３は、レクチル１１２０上に現れたターゲット像である。
【００５３】
ここで、第１のＣＣＤ１１６０と第２のＣＣＤ１１７０とは、直交して受光する様に配置されているので、第１のＣＣＤ１１６０は、図３のＸ軸方向の位置を計測することができ、第２のＣＣＤ１１７０は、図３のＹ軸方向の位置を計測することができる。即ち図３は、レクチル１１２０上に現れたターゲット像と、第１のＣＣＤ１１６０と第２のＣＣＤ１１７０の位置とを、重ね合わせた状態を示すものである。
【００５４】
そして、機械高さ測定ターゲット２１００の中心である基準点からのＸ方向のズレ量をｘとし、Ｙ方向のズレ量をｙとすれば、ズレ量ｘは、各円像（ターゲット像の同心円の内、それぞれの各円像）のＸ軸とのクロス点の内、１つだけ違った間隔をもつクロス点の中点の位置と、予め決められているＸ軸の０点との距離を演算すればよいことになる。なお、この演算は適宜の演算処理手段により実行される。
【００５５】
同様にして、ズレ量ｙは、各円像（ターゲット像の同心円の内、それぞれの各円像）のＹ軸とのクロス点の内、１つだけ違った間隔をもつクロス点の中点の位置と、予め決められているＹ軸の０点との距離を演算すればよいことになる。更に、ズレ量ｘ又はズレ量ｙ、及びクロス点の１／２距離を３平方の定理に適用すれば、ターゲットの、特定の円像の半径を算出することができる。
【００５６】
また、Ｘ軸又はＹ軸とクロスする交点の数及び、交点の間隔を検出することにより、各円像の円周は既知であることから、第１のＣＣＤ１１６０又は第２のＣＣＤ１１７０を横切る円周の直径を算出することができる。
【００５７】
更に、２つのゼロクロス点の距離の１／２（１／２距離）も容易に計測できるので、特定の円像の半径と、（１／２距離）とを、３平方の定理に適用すれば、ズレ量ｘ、及びズレ量ｙとを算出することができる。
【００５８】
そしてターゲットの各円像の円周の直径は既知であるから、機械高さ測定ターゲット２１００までの距離である機械高さＨは、ターゲット像の光学的な倍率を用いて換算すれば、簡便に求めることができる。
【００５９】
なお本実施例では、第１の受光手段と第２の受光手段の２つの受光手段を採用しているが、１方向測定後、測量機本体１０００又は受光素子を９０度回転させることにより、１つの受光手段でも実現可能である。
【００６０】
以上の様に計測したズレ量ｘ、及びズレ量ｙ、そして機械高さＨは、測量機本体１０００に設けられた適宜の表示部１４００に表示することができる。
【００６１】
本実施例の機械高さ測定ターゲット２１００は、同心円状に形成されているが、同心円状に限定されるものではなく、図４に示す様に、矩形にすることもできる。また図４は、第１の受光手段と第２の受光手段とが、矩形の中心線と直交する様に構成されているが、回転している場合にも同様に適用することができる。
【００６２】
即ち、第１の受光手段と第２の受光手段の交点から、ａｂとｃｄの長さを比較することにより、Ｘ方向のズレ量を算出することができる。また、第１の受光手段と第２の受光手段の交点の位置からＹ方向のズレ量を算出することができる。
【００６３】
更に、回転し傾いている場合には、第１の受光手段と第２の受光手段の交点の位置から、回転量を算出し、そしてズレ量を演算することができる。また、測量機本体１０００を回転してズレを補正してもよい。
【００６４】
そして機械高さＨは、ターゲットの矩形の大きさが既知であるので、第１の受光手段と第２の受光手段の受光位置からの比率により、機械高さ測定ターゲット２１００までの距離である機械高さＨを算出することができる。
【００６５】
同様に、図５の様な機械高さ測定ターゲット２１００を採用することもできる。
【００６６】
図６は、受光手段が１つの場合であり、Ｗ状のターゲット像を横切る様に受光手段が配置されている。回転している場合には、交点ａｂ、交点ｂｃ、交点ｃｄの間隔は、それぞれ異なることになる。従って、Ｘ方向のズレ量は、交点ａｂ、交点ｂｃの間隔から算出することができ、Ｙ方向のズレ量は、受光位置から同様に算出することができる。
【００６７】
なお、現在最も多く使用される測量機であるトータルステーションは、電気的に水平角、高度角を測定すると共に、光波距離計を内蔵して距離の測定も可能となっている。この様なトータルステーションは、高速な演算手段が既に内蔵されており、求心位置のズレ量及び機械高さＨを取り込み、測定値を瞬時に補正可能となっている。
【００６８】
この様に構成されたトータルステーションは、本体を基準点上に概略設置すれば、自動的に、求心位置のズレ量及び機械高さＨを取り込んで、補正された真の測定値を表示することができる。この様なトータルステーションは、角度検出手段には、光透過式エンコーダが用いられ、受光手段の受光信号を処理するための演算手段が内蔵されている。このため、ターゲット像の受光手段の受光信号を処理するための演算手段を追加する必要はない。
【００６９】
ここで、具体的な使用方法を図７に基づいて説明する。
【００７０】
まず、ステップ１（以下、Ｓ１と略する）で、測量機本体１０００を据え付ける。次に、Ｓ２に進み、整準作業を完了させる。
【００７１】
そしてＳ３では、基準点に機械高さ測定ターゲット２１００を設置する。次にＳ４では、測量者が、測量機本体１０００の概略の求心位置合わせを行う。更にＳ５では、上述の方法により、ズレ量ｘ、及びズレ量ｙ、そして機械高さＨを測定する。
【００７２】
Ｓ５で測定された測定値は、Ｓ６で、測量機本体１０００の記憶手段に記憶させる。そしてＳ７では、Ｓ６で記憶された測定値を、測量機本体１０００の適宜の表示部１４００に表示する。
【００７３】
更に、測量機本体１０００がトータルステーションの場合は、Ｓ８で、測距、測角作業を実施し、Ｓ９では、Ｓ６で記憶された測定値（ズレ量ｘ、ズレ量ｙ、機械高さＨ）を利用して、Ｓ８で求めた距離、角度の補正値を演算する。そしてＳ１０では、Ｓ９で求めた補正値を図８で示すトータルステーションの適宜の表示部１４００に表示する。
【００７４】
なお、Ｓ８の測距は、適宜の光波距離計を使用することができ、Ｓ８の測角は、例えば図８の高度角エンコーダ１５１０により高度角を測定し、水平角エンコーダ１５２０により水平角を測定する構成にすることもできる。
【００７５】
また、求心位置をレーザー光で示すレーザー求心装置と組み合わせれば、概略の位置合わせを行えばよく、更に、作業能率が向上するという効果がある。
【００７６】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、測量地点を特定するため、この測量地点に設置されたターゲットの像を形成するための光学手段と、このターゲット像を受光するための受光手段と、この受光手段からのターゲット像の受光信号に基づき、前記ターゲットまでの距離である機械高さを演算するための演算処理手段とからなり、前記ターゲットが同心円状に形成され、前記受光手段が、同心円状のターゲットによる各円像のＸ軸又はＹ軸との交点を検出する受光信号を形成し、前記演算処理手段が、前記交点の位置から、前記各円像の直径を算出し、この直径の値から対応する機械高さを演算する様に構成されているので、熟練者でなくとも、高い精度で測量作業を行うことができるという卓越した効果がある。
【００７７】
そして本発明は、測量地点を特定するため、この測量地点に設置されたターゲットの像を形成するための光学手段と、このターゲット像を受光するための受光手段と、この受光手段からのターゲット像の受光信号に基づき、前記測量地点からのズレ量を演算するための演算処理手段とからなり、前記ターゲットが、同心円状に形成され、前記受光手段が、同心円状のターゲットによる各円像のＸ軸又はＹ軸との交点を検出する受光信号を形成し、前記演算処理手段が、前記交点の位置から、Ｘ軸方向のズレ量又はＹ軸方向のズレ量を演算する様に構成されているので、作業能率が向上するのみならず、正確な測量を実現することができるという卓越した効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である測量機本体１０００と測標２０００とを説明する図である。
【図２】求心望遠鏡１１００の光学的構成を説明する図である。
【図３】本実施例の原理を説明する図である。
【図４】本実施例の原理を説明する図である。
【図５】本実施例の原理を説明する図である。
【図６】本実施例の原理を説明する図である。
【図７】本実施例の作用を説明する図である。
【図８】トータルステーションの表示部１４００を説明する図である。
【図９】従来技術を説明する図である。
【図１０】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１０００  測量機本体
１１００  求心望遠鏡
１１１０  接眼レンズ
１１２０  レクチル
１１３０  第１のビームスプリッタ
１１４０  対物レンズ
１１５０  第２のビームスプリッタ
１１６０  第１のＣＣＤ
１１７０  第２のＣＣＤ
１２００  穴部
１３００  反射プリズム
１４００  表示部
１５１０  高度角エンコーダ
１５２０  水平角エンコーダ
２０００  測標
２１００  機械高さ測定ターゲット
３０００  三脚
３１００  整準台
３１１０  固定ネジ
【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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