(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動合焦手段と、少なくとも求点に関する距離情報が記憶された記憶部と、前記距離情報を基に前記自動合焦手段を制御し焦点合わせを行う制御演算部と、前記自動合焦手段が合焦状態を検出する検出手段を有し、前記制御演算部は、前記検出手段からの検出結果に基づき測定対象物迄の概略距離を求め、該概略距離と前記距離情報との比較によって測定対象物迄の精密距離測定を行うかどうかの判断を行うことを特徴とする測量機。
【請求項２】
距離表示部を更に具備し、前記制御演算部が前記概略距離と前記距離情報との差を演算し、演算結果を前記距離表示部に表示する様にした請求項１の測量機。
【請求項３】
前記記憶部は複数の求点に関する距離情報を記憶すると共に作業手順プログラムを記憶し、複数の求点について順次焦点合わせを行う様にし、更に前記制御演算部は前記精密距離測定の結果と前記距離情報との比較により、求点が求められたと判断された場合には、次の求点について焦点合わせを行うかどうか判断を行う請求項２の測量機。
【請求項４】
求点に対する距離情報を記憶し、測定対象物に焦点合わせし、焦点合わせの状態から測定対象物迄の距離を測距し、前記距離情報と測距距離との差を求め、該距離情報と測距距離との差によって精密距離測定を行うかどうかの判断を行い、精密距離測定を行うと判断した場合は、精密距離測定を行い、該精密距離測定の結果によって測定対象物を移動させ前記距離情報との差を０とする様に求点を求めることを特徴とする測量方法。
【請求項５】
前記距離情報と前記精密距離測定による距離情報との差が表示され、表示に基づき求点を求める請求項４の測量方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動焦点合わせ機能を有する測量機に関し、特に複数の位置に対する焦点合わせを順次自動で行う様にした測量機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
測量には、位置を測定し情報を得る測量と、情報に基づいて位置を特定する測量とがある。
【０００３】
後者の情報に基づいて位置を特定する測量、例えば所定の距離に道路に沿って電信柱等を立設する為の基礎となる測量作業のステークアウトがある。
【０００４】
図７に於いて、ステークアウトについて説明する。
【０００５】
与点（既知点）に据付けられたトータルステーション１から、立設位置を示す測量情報に従って、作業者の持つ測距用プリズム３の付いたポール２を視準する。
【０００６】
前記測距用プリズム３を視準して距離（測距）と方向角（測角）から前記ポール２の位置を測定する。設定値との差がある場合には、作業者に指示を出し、この作業を繰返す。最終的に該ポール２が所定の位置になった時に１つの設定作業が終わる。更に、該前記ポール２を移動して同様に所定の位置に設定する。通常ステークアウトはこの作業を何回も繰返し行う。
【０００７】
この様な作業に使用される前記トータルステーション１としては角度を電気的に読む測角機能と、距離を光波で測る測距機能を経緯儀に一体にしたトータルステーションが一般的である。
【０００８】
トータルステーションの制御部には作業に応じたプログラムが記憶されており、プログラムに従って作業手順が組まれている。ステークアウトはこの作業手順に従って測量を繰返す。記憶されている分だけ幾らか作業は楽であるが基本的には殆ど同じであり、前記ポール２が所定の位置に合致する迄測定が繰返し行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した様に、ステークアウトでは所定の位置に合う迄、測距装置を用いて測定を繰返す。測量装置に使用している測距装置は非常に高精度であって、数ミリの誤差で測定することができる。従って、高い精度の位置合わせができる反面、ある程度時間を必要とし、測定の時は前記ポール２が揺れない様に維持する必要がある。この為、１つの位置合わせに数回の測定が必要となる。
【００１０】
上記した様にステークアウトは、１つの位置の設定に時間を要すると共に、予想外に過酷な作業となっている。然し乍ら、設定位置の近くでは、精度の高い測定は必要であるが、そうでない場合はそれ程の精度は必要なく、概略の距離が分かれば充分である。
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み、ステークアウトが迅速に行え、而も作業者の労力を軽減することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自動合焦手段と、少なくとも求点に関する距離情報が記憶された記憶部と、前記距離情報を基に前記自動合焦手段を制御し焦点合わせを行う制御演算部とを具備する測量機に係り、又距離表示部を更に具備すると共に前記自動合焦手段が合焦状態を検出する検出手段を有し、前記制御演算部が前記検出手段からの検出結果から測定目標物迄の距離を測距し、測距結果と前記距離情報との差を演算し、演算結果を前記距離表示部に表示する様にした測量機に係り、更に又前記記憶部は複数の求点に関する距離情報を記憶すると共に作業手順プログラムを記憶し、複数の求点について順次焦点合わせを行う様にした測量機に係るものである。又本発明は、求点に対する距離情報を記憶し、測定対象物に焦点合わせし、焦点合わせの状態から測定対象物迄の距離を測距し、前記距離情報と測距距離との差を求め、差を０とする様に測定対象物を移動させ求点を求める測量方法に係り、又前記距離情報と測距距離との差が表示され、表示に基づき求点を求める測量方法に係るものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１はトータルステーション１である測量機を示すものであり、三脚（図示せず）に基台部５を介して架台６が載設され、該架台６には視準望遠鏡部７が支持されている。前記基台部５は整準螺子８を有し、該整準螺子８により前記架台６が水平となる様に整準が行われる。又、該架台６は鉛直軸心を中心に回転可能であり、前記視準望遠鏡部７は水平軸心を中心に回転可能である。前記架台６には手動の焦点合わせ摘み９が設けられている。該焦点合わせ摘み９は図３に示す様に、粗調ダイアル摘み３１、微調ダイアル摘み３２が組合わされたものであり、前記粗調ダイアル摘み３１は前記焦点合わせ摘み９の外輪として回転自在に設けられ、前記微調ダイアル摘み３２は前記粗調ダイアル摘み３１の内側に回転自在に設けられている。前記粗調ダイアル摘み３１は例えばポテンショメータに連結され、前記微調ダイアル摘み３２は例えばロータリエンコーダに連結される。
【００１５】
又、前記架台６には操作入力部２６が設けられている。該操作入力部２６は図２に示す様に、表示部２７、操作キー２８を有し、測距、測角で自動焦点合わせを行う場合、手動の焦点合わせを行う場合に、トータルステーション１に作業条件、例えばステークアウトの場合、複数ある求点についての位置は事前に分っているので、トータルステーション１とそれぞれの求点迄の距離を前記操作キー２８により入力し、更に入力した作業条件、或は測距、測角の測定結果等が前記表示部２７に表示される。
【００１６】
前記表示部２７には測定対象物迄の距離の測定値を表示する他に、測定対象物迄の概略距離を表示する距離表示部２７ａが設けられ、該距離表示部２７ａは上下に長い棒状であり、下端が０、上端が∞の距離となっており、測定対象物の位置は前記距離表示部２７ａに表示される横線の位置によって表示される。前記操作キー２８はテンキー部２８ａ、機能選択キー部２８ｂを有し、該機能選択キー部２８ｂでは測距モード、或は自動焦点モード、手動焦点モード等の機能を選択する。
【００１７】
次に、図４に於いて、測量機の自動焦点装置の概略の構成について説明する。
【００１８】
トータルステーション１は制御演算部１６、測距部５１、測角部５４、合焦部２２を具備し、前記制御演算部１６には記憶部２１、データ入出力部２３、前記操作入力部２６、前記表示部２７が接続されている。
【００１９】
前記測距部５１は発光部５２を駆動制御し、測距光を測定対象物即ち前記ポール２に設けられているプリズム３に照射し、該プリズム３により反射された反射測距光は受光部５３に受光され、受光信号が前記測距部５１に入力され、該測距部５１に於いて前記プリズム３迄の距離が演算され、演算結果は前記制御演算部１６に入力される。該制御演算部１６はこの演算された距離と求点の距離情報との差を演算し、測距距離、及び距離情報との差を前記表示部２７に表示する。
【００２０】
前記測角部５４には前記視準望遠鏡部７の傾斜角を検出する鉛直角エンコーダ５５からの検出信号が入力されると共に架台６の回転角を検出する水平角エンコーダ５６からの検出信号が入力され、前記視準望遠鏡部７で前記プリズム３を視準した状態での視準方向の角度が測定される。測定結果は前記制御演算部１６に入力される。測角は前記表示部２７に表示される。
【００２１】
又、前記合焦部２２は前記視準望遠鏡部７の自動焦点合わせを行うが、後述する様に合焦作動は前記制御演算部１６により制御される。
【００２２】
前記記憶部２１にはステークアウト等特定の作業手順に関する作業手順プログラム２４が格納され、又前記操作入力部２６より入力された求める各々の位置（求点）の位置情報等の作業条件が格納されている。前記した様に、位置情報には前記トータルステーション１からポール２迄の距離情報も含まれている。
【００２３】
前記作業手順プログラム２４が定める１つの作業手順としては、複数の求点がある場合、例えばもっとも近い求点の測定対象物に対する合焦から、遠方の測定対象物に向かって順次合焦していくものであり、１つの求点に対し合焦する場合、先ず、距離情報に基づきエンコーダ２０からの信号を基に求点に対する合焦を行い、次に、前記制御演算部１６による自動合焦作動により前記合焦部２２を制御し、求点近傍に保持された目標対象物（前記ポール２）に対して正確な合焦を行う。１つの求点に関して合焦が完了すると、同様な手順で次の求点に対する合焦が繰返される。
【００２４】
又、前記作業手順プログラム２４が定める他の作業手順としてステークアウトで、前記視準望遠鏡部７で測定対象物（前記ポール２）を視準し、自動焦点合わせを行う状態でのトータルステーション１側の作業者の指示に従い、ポール２側の作業者が前記ポール２を求点に向かって移動していく。自動焦点合わせにより、前記エンコーダ２０からの信号で、この時の前記ポール２迄の概略の距離が測距される。距離情報としては、予め求点に対する距離データが入力されており、最初の求点迄の距離データと前記測距距離との差が演算される。この差は前記距離表示部２７ａに表示され、トータルステーション１側の作業者がこの差が解消される様に、前記ポール２側の作業者に指示を出す。該ポール２が求点近傍になると、該ポール２に対して前記測距部５１による正確な測距が行われ、該測距距離と距離データとの差が演算され、この差は前記距離表示部２７ａに表示され、トータルステーション１側の作業者がこの差が解消される様に、前記ポール２側の作業者に指示を出す。
【００２５】
図５に於いて前記合焦部２２について説明する。
【００２６】
対物レンズ部１１と、ビームスプリッタ１２と、焦点板１３と、接眼レンズ部１４とが同一光軸上に配設され、結像光学系１０を構成し、該結像光学系１０は前記視準望遠鏡部７に収納される。前記ビームスプリッタ１２の分割光軸上には前記焦点板１３と共役の位置にリニアセンサ１５が配置されている。該リニアセンサ１５には前記制御演算部１６が電気的に接続され、前記対物レンズ部１１には自動焦点合わせの合焦駆動部１７が連結されている。
【００２７】
前記対物レンズ部１１は、前記ポール２のパターンの像を形成する為のものであり、対物レンズ１８と移動可能なインタナルレンズ１９とから構成されており、該インタナルレンズ１９を前記合焦駆動部１７により光軸に沿って移動させることで前記ポール２、プリズム３の像を前記焦点板１３、リニアセンサ１５に焦点を合わせることができる。
【００２８】
前記ビームスプリッタ１２は、光を前記接眼レンズ部１４方向と、前記リニアセンサ１５方向に分割させる為のものである。前記接眼レンズ部１４は、測量者が前記ポール２を目視する為のものである。前記焦点板１３には視準軸に対する十字線が描かれ、該焦点板１３に視準像が結像される。十字線の交点に像の中心を一致させることにより視準方向となる。更に、該焦点板１３の前には図示しないが、反射ミラー又はプリズム構成される正立光学系が置かれている。
【００２９】
前記リニアセンサ１５はパターン検出部及び光電変換部に該当するもので、前記対物レンズ部１１によって形成された視準目標のパターン像を電気信号に変換する。検出信号に基づいてレベル検出及び自動焦点合わせを行う。前記リニアセンサ１５は、例えばＣＣＤリニアセンサであり、又フォトダイオード等の受光素子を一次元的に配置したリニアイメージセンサであれば、何れのセンサも採用することができる。尚、図５に於けるリニアセンサ１５は水平となる様に配置されている。
【００３０】
前記制御演算部１６には前記操作入力部２６及び手動合焦制御部３３が接続されている。前記手動合焦制御部３３は前記焦点合わせ摘み９から入力される合焦信号を基に前記合焦駆動部１７を駆動すると共に前記焦点合わせ摘み９から合焦信号が入力されている状態を前記制御演算部１６に入力する。
【００３１】
該制御演算部１６は前記操作入力部２６からの自動合焦モード、手動合焦モード選択信号により、前記自動合焦制御を行うか或は前記手動合焦制御部３３からの信号を有効に手動合焦制御とするかを決定する。或は、前記手動合焦制御部３３から前記焦点合わせ摘み９から合焦信号が入力されている状態についての信号が入力された場合、前記手動合焦制御部３３からの信号を有効とし、該手動合焦制御部３３からの信号が途絶えて所定時間経過後は前記制御演算部１６からの信号が有効であるとする様にしてもよい。又、前記リニアセンサ１５からの信号は前記制御演算部１６に入力され、合焦作用のフィードバック信号として利用される。
【００３２】
前記合焦駆動部１７は、前記制御演算部１６からの合焦指令信号に基づき、前記インタナルレンズ１９を所定量移動させる為のものである。本実施の形態では、前記合焦駆動部１７のモータとして円弧モータが採用されているが、超音波モータ等の様に前記インタナルレンズ１９を往復移動させることができるものであれば、何れの駆動手段も採用することができる。尚、前記合焦駆動部１７には前記エンコーダ２０が取付けられ、モータの回転量即ち前記インタナルレンズ１９の移動量が検出される様になっている。
【００３３】
前記制御演算部１６は前記リニアセンサ１５からの信号を取込み、取込んだ出力信号を微分し、立上がり、立下がりエッジから合焦状態を判断する。
【００３４】
前記制御演算部１６は合焦状態の判断結果を基に前記合焦駆動部１７に合焦指令信号を発し、該合焦駆動部１７を駆動して、前記リニアセンサ１５上に像が結像する様に前記インタナルレンズ１９を光軸に沿って前後に移動させる。該インタナルレンズ１９の移動に伴い、前記リニアセンサ１５上の像のエッジ、コントラストが変化し、前記制御演算部１６はエッジ、コントラストの最も高い位置を検知して合焦させる様になっている。
【００３５】
尚、本実施の形態では、オートフォーカスにコントラスト方式を採用しているが、この方式に限定されることなく、他の方式でもよい。
【００３６】
更に、前記合焦状態、合焦途中のインタナルレンズ１９の位置は前記エンコーダ２０により検出され、該エンコーダ２０の検出信号は前記制御演算部１６に入力される。合焦位置での前記エンコーダ２０の位置検出信号を検出し、該エンコーダ２０が検出するしたインタナルレンズ１９の位置から、前記トータルステーション１と前記ポール２迄の距離を演算する。演算結果は前記距離表示部２７ａに表示される。
【００３７】
前記対物レンズ部１１から入射した入射光は、前記ビームスプリッタ１２で分割され、前記リニアセンサ１５に集光する。
【００３８】
手動で焦点合わせを行う場合は、前記機能選択キー部２８ｂにより、手動合焦モードを選択する。或は、制御演算部１６に自動／手動切替え機能を設定し、前記手動合焦制御部３３から信号が入力した時は手動合焦制御部３３からの信号を優先させる様にしてもよい。
【００３９】
尚、手動合焦モードから自動合焦モードへの復帰は、前記手動合焦制御部３３からの信号が所定時間前記制御演算部１６に入力しない場合に、自動的に自動合焦モードに切替る様になっている。又、自動合焦モードで焦点合わせ作動が完了した後所定時間経過後、自動合焦モードに切替る様にしてもよい。
【００４０】
上記手動合焦制御部３３では、前記粗調ダイアル摘み３１がポテンショメータであって、前記微調ダイアル摘み３２がロータリエンコーダであったが、前記粗調ダイアル摘み３１がロータリエンコーダであって、前記微調ダイアル摘み３２がポテンショメータであってもよい。尚、前記焦点合わせ摘み９を省略し、前記操作入力部２６に焦点合わせ操作キー２８ｃを設け、該焦点合わせ操作キー２８ｃにより、手動の焦点合わせを行ってもよい。
【００４１】
図６を参照してステークアウトについて説明する。
【００４２】
ＳＴＥＰ  １：前記操作表示部２６の機能選択キー部２８ｂにより、ステークアウトモードを選択し、ステークアウトを開始する。
【００４３】
ＳＴＥＰ  ２：前記記憶部２１から、作業手順プログラム２４内のステークアウトについての作業手順プログラムが呼込まれる。
【００４４】
ＳＴＥＰ  ３：最初の求点に対する距離情報が呼込まれる。
【００４５】
ＳＴＥＰ  ４：前記ポール２が視準され、自動焦点合わせが開始される。
【００４６】
ＳＴＥＰ  ５：自動焦点合わせにより前記エンコーダ２０からの信号を基に概略測距が行われる。
【００４７】
ＳＴＥＰ  ６：概略測距結果と前記距離情報との差が演算され、演算結果は前記距離表示部２７ａに表示される。
【００４８】
ＳＴＥＰ  ７：概略測距結果と前記距離情報とが一致しているかどうかの判断がされ、一致していない場合はＳＴＥＰ８へ進み、一致している場合はＳＴＥＰ９に進む。
【００４９】
ＳＴＥＰ  ８：概略測距結果と前記距離情報との差が少なくなる方向に前記ポール２を移動させ、移動された後ＳＴＥＰ４に進み、概略測距結果と前記距離情報との差を０とする。
【００５０】
ＳＴＥＰ  ９：概略測距結果と前記距離情報との差が０となると、前記測距部５１による精密測距が行われる。
【００５１】
ＳＴＥＰ１０：精密測距結果と前記距離情報との差が演算され、演算結果は前記距離表示部２７ａに表示される。
【００５２】
ＳＴＥＰ１１，ＳＴＥＰ１２：精密測距結果と前記距離情報との差が０であるかどうかの判断がなされ（ＳＴＥＰ１１）、０でない場合はＳＴＥＰ１２に進み演算結果に相当する距離だけ前記ポール２を移動させる。移動させた状態で精密測距（ＳＴＥＰ９）が行われ、ＳＴＥＰ１０以降の作業が繰返される。
【００５３】
ＳＴＥＰ１３，ＳＴＥＰ１４：精密測距結果と前記距離情報との差が０であり、求点が求められたと判断された場合（ＳＴＥＰ１３）、次に決定する求点があるかどうか判断される（ＳＴＥＰ１４）。次の求点がある場合は、ＳＴＥＰ３に戻り求点の決定作業が繰返される。
【００５４】
ＳＴＥＰ１５：次に決定する求点がない場合はステークアウト作業が完了する。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、自動合焦手段と、少なくとも求点に関する距離情報が記憶された記憶部と、前記距離情報を基に前記自動合焦手段を制御し焦点合わせを行う制御演算部とを具備するので、視準時に焦点合わせを行う必要がなくなり、作業が簡略化する。又、焦点合わせに基づき測定対象物迄の測距を行い、測距距離と距離情報との差に基づき測定対象物の位置決めを行う様にしたので、位置決め作業の繰返しが少なくなり、作業が迅速化し、作業者の負担が大幅に軽減する等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る測量機の自動焦点装置の正面図である。
【図２】該測量機の自動焦点装置の操作表示部の正面図である。
【図３】手動で焦点合せを行う場合に使用される焦点合わせ摘みの斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図５】該実施の形態に於ける結像光学系及び合焦制御部のブロック図である。
【図６】同前本発明の実施の形態の作用を示すフローチャートである。
【図７】トータルステーションによる求点決定の状態を示す説明図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は望遠鏡視野と対象物の大きさとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１          トータルステーション
２          ポール
３          プリズム
７          視準望遠鏡部
９          焦点合わせ摘み
１１        対物レンズ部
１２        ビームスプリッタ
１３        焦点板
１５        リニアセンサ
１６        制御演算部
１７        合焦駆動部
２０        エンコーダ
２１        記憶部
２２        合焦部
２６        操作入力部
２７        表示部
５１        測距部
【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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