(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距用反射鏡を有する測定点指示部に配置され、追尾用の光を出力する追尾光発光部と、
上記測距用反射鏡へ向けて出射した測定光の反射光を受光して測定点までの距離を測定する光波距離計を有する計測ヘッド部と、
この計測ヘッド部に配置され、上記光波距離計の対物光学系から入射した上記追尾光を分割受光素子で受光する標準追尾用受光部と、を備え、
この標準追尾用受光部の分割受光素子の各素子で受光した追尾光の状態から上記計測ヘッド部を上記測距用反射鏡へ向けるように追尾する位置計測作図装置の自動追尾装置において、
上記計測ヘッド部に、上記光波距離計の対物光学系を含む標準追尾用受光部とは別個に、この標準追尾用受光部で追尾光を検出する範囲よりも広い範囲で追尾光を検出するための対物光学系及び分割受光素子からなる広範囲追尾用受光部を配置し、
かつこの広範囲追尾用受光部の分割受光素子の各素子で受光した追尾光の状態から上記計測ヘッド部を上記測距用反射鏡へ向ける追尾ができるように構成し、
上記標準追尾用受光部で追尾光を検出したときこの標準追尾用受光部に基づく追尾制御を実行し、この標準追尾用受光部で追尾光を検出しないときは上記広範囲追尾用受光部に基づく追尾制御を実行することを特徴とする位置計測作図装置の自動追尾装置。
【請求項２】
上記標準追尾用受光部及び広範囲追尾用受光部の分割受光素子として４分割のものを用いると共に、上記広範囲追尾用受光部の分割受光素子として上記標準追尾用受光部の分割受光素子受光面よりも水平方向が長い受光面の分割受光素子を用いたことを特徴とする請求項１記載の位置計測作図装置の自動追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交通事故見分における現場見取図等を作成する位置計測作図装置に用いられ、計測ヘッド部を測定点指示部へ自動的に向けるための自動追尾装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交通事故処理業務では、実況見分の際に現場見取図が作成されており、この現場見取図を迅速かつ正確に作成するために、近年では、位置計測作図装置が用いられるようになってきた。この位置計測作図装置は、従来、巻尺を用いて行っていた事故現場の関係地点間の測定と見取図の作成を現場で同時に行ったり、また測定データを持帰り、後の見取図等の作成に利用するために用いられる。従来の位置計測作図装置としては、例えば特開平５−６０５６０号公報に示されるものがある。
【０００３】
図８には、従来の位置計測作図装置の構成が示されており、図示されるように、事故処理車等に搭載される計測機側には、車載架台１に支持された計測ヘッド部２が設けられる。この計測ヘッド部２は、俯仰方向、旋回方向に回動するように構成され、このヘッド部２内には、ＴＶカメラ３、対物光学系４Ａを有する光波距離計４が配置される。
【０００４】
この光波距離計４は、レーザー光（測定光）を出射してその反射光により距離を測定する光波距離計部と、同一の対物光学系４Ａを介して入射した光を受光するための受光素子５（光波距離計と受光素子が構造的に合体している）を備えている。この受光素子５は、４分割された受光素子であり、追尾用の光を検出すると共に、通信用光信号を受信することができる。
【０００５】
この計測機側では、その他にも、ＴＶモニタ、上記光波距離計４の計測データ等に基づいて見取図作成のための処理をする作図演算コンピュータや計測に関する操作をする操作部等が設けられる。
【０００６】
一方、車載された計測機側に対し、道路等の測定地点にセットされるターゲット部（測定点指示部）７が備えられており、このターゲット部７は、指示棒８の所定の高さ位置に設けられたコーナーキューブ反射鏡９とこの反射鏡９の外周部に配置された複数の発光部（ＬＥＤ等）１０を有している。
【０００７】
上記の構成によれば、まず上記のターゲット部７を測定点に配置し、その反射鏡９を計測ヘッド部２の方へ向けるが、このとき、複数の発光部１０から追尾用の光が出力される。一方、この計測ヘッド部２の受光素子５では、分割素子部により上記追尾光を受光し、計測ヘッド２が反射鏡９の正面を向くするように回動制御される。そして、ターゲット部７へのセット状態が確認された後、測定開始スイッチ等を押すことにより、測定が開始される。
【０００８】
即ち、上記光波距離計４からは測定光が出射され、上記反射鏡９からの反射光を受光することにより、ターゲット部７までの距離が測定される。そうして、この距離データは、計測ヘッド部２の俯仰角度及び旋回角度情報と共に、作図演算コンピュータに入力され、ここで演算処理されて３次元座標データが得られる。次に、この３次元座標データに基づいて作図処理を行い、この作図データをプロッターへ出力することにより、現場見取図を得ることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記位置計測作図装置の自動追尾装置では、上述のように、光波距離計４の対物光学系４Ａを利用して追尾光を受光素子５へ導く構成となっていることから、追尾を精度よく実行できるという利点がある反面、追尾範囲が狭いという問題がある。
【００１０】
即ち、上記対物光学系４Ａは、距離測定との関係から焦点距離ｆが比較的長いレンズ系を用いており、追尾のための検出領域が狭くなっている。従って、自動追尾中に計測ヘッド部２とターゲット部７との間に障害物が通過したりすると、追尾動作ができなくなる場合があり、この場合には、計測者がＴＶモニタの映像を見ながら手動で指令を与えて計測ヘッド部２を動かし、検出可能領域に入るようにしなければならなかった。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光波距離計の対物光学系を利用した高精度の追尾動作を維持しながら広範囲の追尾が可能となり、作業効率のよい位置計測作図装置の自動追尾装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、測距用反射鏡を有する測定点指示部に配置され、追尾用の光を出力する追尾光発光部と、上記測距用反射鏡へ向けて出射した測定光の反射光を受光して測定点までの距離を測定する光波距離計を有する計測ヘッド部と、この計測ヘッド部に配置され、上記光波距離計の対物光学系から入射した上記追尾光を分割受光素子で受光する標準追尾用受光部と、を備え、この標準追尾用受光部の分割受光素子の各素子で受光した追尾光の状態から上記計測ヘッド部を上記測距用反射鏡へ向けるように追尾する位置計測作図装置の自動追尾装置において、上記計測ヘッド部に、上記光波距離計の対物光学系を含む標準追尾用受光部とは別個に、この標準追尾用受光部で追尾光を検出する範囲よりも広い範囲で追尾光を検出するための対物光学系及び分割受光素子からなる広範囲追尾用受光部を配置し、かつこの広範囲追尾用受光部の分割受光素子の各素子で受光した追尾光の状態から上記計測ヘッド部を上記測距用反射鏡へ向ける追尾ができるように構成し、上記標準追尾用受光部で追尾光を検出したときこの標準追尾用受光部に基づく追尾制御を実行し、この標準追尾用受光部で追尾光を検出しないときは上記広範囲追尾用受光部に基づく追尾制御を実行することを特徴とする。
請求項２に係る発明は、上記標準追尾用受光部及び広範囲追尾用受光部の分割受光素子として４分割のものを用いると共に、上記広範囲追尾用受光部の分割受光素子として上記標準追尾用受光部の分割受光素子受光面よりも水平方向が長い受光面の分割受光素子を用いたことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、標準追尾用受光部で追尾できない位置・範囲に測定点指示部がある場合でも、広範囲追尾用受光部により測定点指示部の追尾光発光部から出力される追尾光が捉えられ、これにより計測ヘッド部が測定点指示部の測距用反射鏡の方向を向くように動かされる。そうすると、標準追尾用受光部でも追尾光が捉えられることになり、この後は、この標準追尾用受光部の検出出力に基づき、精度のよい追尾動作が行われる。
【００１４】
また、位置計測作図装置においては、地上面の物体の位置を測定することが目的となるから、測定点指示部の移動範囲は水平方向に広がることになる。従って、上記広範囲追尾用受光部では、水平方向の受光領域が広い受光素子を用いることにより、特に水平方向の追尾範囲を効率よく広くすることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２には、実施形態の一例に係る位置計測作図装置の自動追尾装置の構成が示されており、まず図２により全体構成を説明する。図２において、事故処理車等に搭載される計測機１２側には、計測ヘッド部１３が車載架台１４により支持されており、この架台１４によって計測ヘッド部１３が水平状態に維持される。また、この計測ヘッド部１３は俯仰方向及び旋回方向への動作が可能であり、この俯仰角度及び旋回角度は作図データとして当該ヘッド部１３から出力される。
【００１６】
この計測ヘッド部１３内には、測定地点の周辺を撮影するＴＶカメラ１６、詳細は後述するが、対物光学系１７Ａと受光素子１８を有する光波距離計１７、広範囲追尾用受光部２０が設けられる。上記光波距離計１７は、対物光学系１７Ａを介して測定光を出射し、その反射光を受光して距離を測定することができ、また従来と同様に、同一の対物光学系１７Ａを介して入射した追尾光を受光素子１８で捉えることにより、後述の反射鏡部を自動追尾する。
【００１７】
また、上記計測機１２内には制御部２１と、各部へ動作電力を供給する電源部２２が配置され、上記制御部２１内には、ＴＶモニタ２３、自動追尾回路２４、作図演算部（コンピュータ）２５、操作部２６が設けられる。上記作図演算部２５は、上記計測ヘッド部１３で得られた距離等のデータに基づき、３次元座標上での各測定点の位置を演算し、また各測定点間の距離を求める等、作図のための演算処理をする。上記操作部２６には、測定、作図のための操作スイッチが設けられ、作図モードや作図のための例えば横断歩道、センターライン、電柱、車の種類等のデータも入力することができる。
【００１８】
一方、上記計測機１２から離れた測定地点には、測定点指示部（ターゲット部）２８が設けられ、このターゲット部２８は、指示棒２９、この指示棒２９の途中に配置された反射鏡部３０を有している。この反射鏡部３０は、従来と同様に、コーナーキューブ反射鏡３１とこの外周部に等間隔で配置された複数の発光部３２を備えており、この発光部３２により、計測ヘッド部１３の自動追尾機能のための追尾光を出射する。なお、この発光部３２は操作制御のための制御信号も同時に出力できるようになっている。
【００１９】
図１には、上記図２の追尾機能に関する構成が示されており、まず上述した光波距離計１７では、対物光学系１７Ａが焦点距離ｆ1 のレンズ（又はレンズ群）からなり、受光素子１８は図示のように、全体をＡ〜Ｄに４分割した素子からなる。この受光素子１８は、従来と同様に標準追尾用受光部として配置される。
【００２０】
また、この光波距離計１７の近傍に、広範囲追尾用受光部２０が配置されており、この広範囲追尾用受光部２０は、上記焦点距離ｆ1 よりも小さい焦点距離ｆ2 （ｆ2 ＜ｆ1 ）を持つ対物光学（レンズ）系３４と、全体をＥ〜Ｈに４分割した受光素子３５から構成される。上記対物光学系３４によれば、標準追尾用の対物光学系１７Ａよりも焦点距離が短いので、広範囲の視野を捉えることができることになる。
【００２１】
更に、実施形態例では、上記受光素子３５の各素子として横長（水平方向が長い）の受光面のものを用い、特に水平方向の受光範囲を更に拡大するようにしている。上記の構成によれば、例えば、図４に示されるように、左右方向で説明すると、受光素子１８を含む光波距離計１７（標準追尾用受光部）では、αの範囲の追尾光を受光し、広範囲追尾用受光部２０では、β（β＞α）の広い範囲の追尾光を受光できることになる。
【００２２】
上記の受光素子１８，３５には、上述した自動追尾回路（図２）２４が接続されており、この自動追尾部２４として、アンプ３７Ａ，３７Ｂ、フィルタ３８Ａ，３８Ｂ、検波器３９Ａ，３９Ｂ、Ａ／Ｄ変換器４０Ａ，４０Ｂ及びマイコン４１が設けられる。即ち、上記フィルタ３８Ａ，３８Ｂ及び検波器３９Ａ，３９Ｂにより、上記ターゲット部２８の発光部３２から出力された発光パルス信号を抽出し、受光素子１８ではＡ〜Ｄの各素子の光量、受光素子３５ではＥ〜Ｈの各素子の光量を検出する。
【００２３】
図３には、上記発光部３２からの発光パルス信号の一例が示されており、例えばＴ（Ｔ：送信サイクル）／２の周期に８個のパルスを有する信号が追尾信号として用いられる。また、図示の鎖線で示されるように、各パルス間に挿入した０ビットから７ビットに対応したパルスを制御信号として利用することができる。
【００２４】
そして、上記マイコン４１では、４分割受光素子１８，３５の検出光量により自動追尾制御のための追尾信号を演算し、上下（俯仰）方向へ上記計測ヘッド部１３を回動させる上下方向追尾信号と、左右（旋回）方向へ回動させる左右方向追尾信号を計測ヘッド部１３へ出力する。
【００２５】
実施形態例は以上の構成からなり、以下にその作用を説明する。図４には、計測ヘッド部１３の追尾動作が示され、図５乃至図７には、上記マイコン４１で実行される追尾処理制御が示されている。まず、現場見取図の作成では、図２のターゲット部２８の指示棒２９の先端を測定点に置き、反射鏡部３０を計測ヘッド部１３へ向ける。このとき、この反射鏡部３０の発光部３２から追尾光（Ｓ1 ）が出射されることになり、この追尾光を計測ヘッド部１３の標準追尾用受光部（１７Ａ，１８）と広範囲追尾用受光部２０で受光し、図５の追尾処理を行う。
【００２６】
図５において、ステップ１０１では、広範囲追尾用の受光素子３５のＥ〜Ｈの素子で検出された光量ｅ，ｆ，ｇ，ｈがしきい値ｊよりも大きいか否かが検出され、何れの光量もｊ値より小さい［Ｎ（NO）］ときは、距離が遠いか或いは光路が遮られた場合で、ステップ１０２の検出外処理を行う。一方、何れかの光量がｊ値よりも大きい［Ｙ（YES ）］ときは、ステップ１０３へ移行する。
【００２７】
このステップ１０３では、｜（ｅ＋ｆ）−（ｇ＋ｈ）｜＞ｋ1 又は｜（ｅ＋ｈ）−（ｆ＋ｇ）｜＞ｋ2 （ｋ1 ，ｋ2 ：定数）を満たすか否かの判定が行われる。即ち、追尾光受光の偏りが上下方向にあるか、左右方向にあるかを判定し、何れか又は両者に偏りがある場合は、図６の広範囲追尾制御（ステップ１０４）を行う（Ｎの場合はステップ１０５へ移行する）。
【００２８】
図６において、ステップ２０１では、（ｅ＋ｆ）−（ｇ＋ｈ）＞ｋ1 を満たすか否かの判定が行われ、上側素子（Ｅ，Ｆ）部の受光量が大きく、下方向から追尾光が照射されているとき（Ｙのとき）、ステップ２０２で下方向への追尾信号を出力し、Ｎのときはこの下方向への追尾信号を出力しない（ステップ２０３）。次のステップ２０４では、（ｅ＋ｆ）−（ｇ＋ｈ）＜−ｋ1 を満たすか否かの判定が行われ、下側素子（Ｇ，Ｈ）部の受光量が大きく、上方向から追尾光が照射されているとき（Ｙのとき）、ステップ２０５で上方向への追尾信号を出力し、Ｎのときはこの上方向への追尾信号を出力しない（ステップ２０６）。
【００２９】
次に、ステップ２０７では、（ｅ＋ｈ）−（ｆ＋ｇ）＞ｋ2 を満たすか否かの判定が行われ、計測ヘッド部１３からターゲット部２８を見る方向の右側素子（Ｅ，Ｈ）部の受光量が大きく、左方向から追尾光が照射されているとき（Ｙのとき）、ステップ２０８で左方向への追尾信号を出力し、Ｎのときはこの左方向への追尾信号を出力しない（ステップ２０９）。次のステップ２１０では、（ｅ＋ｈ）−（ｆ＋ｇ）＞−ｋ2 を満たすか否かの判定が行われ、左側素子（Ｆ，Ｇ）部の受光量が大きく、右方向から追尾光が照射されているとき（Ｙのとき）、ステップ２１１で右方向への追尾信号を出力し、Ｎのときはこの左方向への追尾信号を出力しない（ステップ２１２）。
【００３０】
このようにして、広範囲追尾制御が行われると、上記計測ヘッド部１３はターゲット部２８の反射鏡部３０の正面を徐々に向くことになる。例えば、図４（Ａ）に示される状態は、計測ヘッド部１３の向きが右側にずれており、上記ステップ２０７で、右側素子（Ｅ，Ｈ）部の受光量が大きく、左方向から追尾光が照射されている場合となる。この場合は、ステップ２０８で左方向追尾信号を出力することにより、計測ヘッド部１３はβのみの範囲から左方向へ旋回し、図４（Ｂ）に示されるように、αの範囲に移動することになる。
【００３１】
図５において、次のステップ１０５では、標準追尾用の受光素子１８のＡ〜Ｄの素子で検出された光量ａ，ｂ，ｃ，ｄがしきい値Ｊよりも大きいか否かが検出され、何れの光量もＪ値より小さい（Ｎ）ときは、ステップ１０２の検出外処理を行う。一方、何れかの光量がＪ値よりも大きい（Ｙ）ときは、ステップ１０６の従来と同様の標準範囲追尾制御へ移行する。
【００３２】
図７には、この標準範囲追尾制御動作が示されており、この動作も定数Ｋ1 ，Ｋ2 の相違があるだけで上記図６の動作と基本的には同じとなる。すなわち、（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）＞Ｋ1 の判定（ステップ３０１）により、下方向追尾信号を出力（ステップ３０２）し、（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）＜−Ｋ1 の判定（ステップ３０４）により、上方向追尾信号を出力（ステップ３０５）し、（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）＞Ｋ2 の判定（ステップ３０７）により、左方向追尾信号を出力（ステップ３０８）し、（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）＜−Ｋ2 の判定（ステップ３１０）により、右方向追尾信号を出力（ステップ３１１）する。
【００３３】
このようにして、標準範囲追尾制御が行われると、図４（Ｂ）に示されるように、上記計測ヘッド部１３はターゲット部２８の反射鏡部３０の正面を向くことになる。そして、上記受光素子１８を含む光波距離計１７によれば、検出範囲αが狭く限定されるので、計測ヘッド部１３を高精度で追尾することができる。
【００３４】
この後、上記光波距離計１７において、図２に示されるように、測定光を出射し、コーナーキューブ反射鏡３１から反射された反射光（Ｓ2 ）を受光して距離測定が行われ、この距離測定値は上記の自動追尾の際に動かした計測ヘッド部１３の現在の俯仰角度及び旋回角度と共に、作図演算部２５へ出力される。そして、この作図演算部２５からプロッターへ作図データを出力することにより、現場見取図が印刷される。
【００３５】
上記実施形態例では、広範囲追尾用受光部２０を設け、標準追尾用受光部と共に二段で追尾光を検出するようにしたが、この広範囲追尾用受光部を二段等とし、三段以上の範囲で追尾光を検出してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、測距用反射鏡へ向けて出射した測定光の反射光を受光して測定点までの距離を測定する光波距離計を備えた位置計測作図装置で、上記光波距離計の対物光学系から入射した追尾光を分割受光素子で受光する従来の標準追尾用受光部とは別個に、この標準追尾用受光部で追尾光を受光する範囲よりも広い範囲で追尾光を受光するための対物光学系及び分割受光素子からなる広範囲追尾用受光部を配置し、標準追尾用受光部で追尾光を検出したときこの標準追尾用受光部に基づく追尾制御を実行し、この標準追尾用受光部で追尾光を検出しないときは上記広範囲追尾用受光部に基づく追尾制御を実行するようにしたので、高精度の追尾動作を維持しながら追尾範囲を広くでき、位置計測作図装置による現場見取図の作成作業を効率よく行うことができるという利点がある。
【００３７】
請求項２に係る発明によれば、上記広範囲追尾用受光部には、標準追尾用受光部及び広範囲追尾用受光部の分割受光素子として４分割のものを用いると共に、広範囲追尾用受光部には標準追尾用受光部の分割受光素子受光面よりも水平方向が長い受光面の分割受光素子を配置したので、特に水平方向において広い追尾範囲を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る位置計測作図装置の自動追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態例の位置計測作図装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態例の追尾信号及び制御信号として用いられる発光信号を示す波形図である。
【図４】  図２の計測ヘッド部の追尾動作を示す図である。
【図５】図１のマイコンでの追尾処理を示すフローチャートである。
【図６】図５の追尾処理における広範囲追尾制御動作を示すフローチャートである。
【図７】図５の追尾処理における標準追尾制御動作を示すフローチャートである。
【図８】従来の位置計測作図装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，１４  …  車載架台、
２，１３  …  計測ヘッド部、
７，２８  …  ターゲット部、
１２  …  計測機、
１７  …  光波距離計（追尾用受光素子を含む）、
１７Ａ，３４  …  対物光学系、
１８，３５  …  受光素子、
２０  …  広範囲追尾用受光部、
２４  …  自動追尾回路、
３０  …  反射鏡部、
３２  …  発光部、
４１  …  マイコン。
【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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