JP3090782B2 - 測量機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、垂直軸線回りに回転
可能に設けた測量機本体と、この測量機本体に水平軸線
回りに回転可能に設けた鏡筒部とを備えた測量機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、測量機は、図１２に示すように基
台２００に垂直軸線２０１回りに回動可能に設けられた
測量機本体２０２と、この本体２０２の水平軸２０３に
回転可能に設けられた鏡筒部２０４とを備え、測量機本
体２０２には、気泡管２０５と操作部２０６とが設けら
れている。基台２００は固定台２０９に取り付けられて
おり、基台２００は固定台２０９に対してレベリングス
クリュウ２１０によって水平状態が調整できるようにな
っている。この調整は気泡管２０５を見ながら行なうも
のである。

【０００３】鏡筒部２０４には測定光束を測定対象物
(図示せず)に向けて射出するとともに該測定対象物で反
射する反射光束を受光する光学系を有する望遠鏡２０７
が設けられている。

【０００４】操作部２０６には、測量機本体２０２が回
転した回転角や鏡筒部２０４が回転した回転角である高
低角を表示する表示部２０８等とが設けられている。

【０００５】測量を行なうには、先ず気泡管２０５を見
ながら基台２０２をレベリングスクリュウ２１０によっ
て水平状態に調整する。この後、望遠鏡２０７を測定対
象物に向けて高低角や距離等を測定する。そして、測量
機本体２０２を図示しない手動ノブを操作して垂直軸線
２０１回りに１８０度回転させる。次いで、望遠鏡２０
７が測定対象物に向くように鏡筒部２０４を水平軸２０
３の軸線回りに手動ノブの操作により回転させて、同様
に高低角や距離等を測定する。

【０００６】このようにして正反測定を行ない、それら
の測定値を加算して１/２倍することにより測量機本体
２０２の鉛直軸線に対する誤差を相殺し、これにより正
確な高低角等を求めている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
測量機にあっては、測量機本体２０２や鏡筒部２０４を
手動ノブの手動操作によって回転させているため、その
操作が面倒であるという問題があった。

【０００８】そこで、この発明は、上記問題点に鑑みて
なされたもので、その目的は、簡単な操作で測量機本体
や鏡筒部を回転させることのできる測量機を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、垂直軸線回りに回転可能に設けた測量機
本体と、この測量機本体に水平軸線回りに回転可能に設
けられるとともに、測定対象物に向けて測定光束を射出
する望遠鏡を有する鏡筒部とを備えた測量機において、
前記測量機本体と鏡筒部を回転させるための正反スイッ
チと、この正反スイッチが押されたとき前記測量機本体
を垂直軸線回りに１８０度回転させる本体回転手段と、
前記正反スイッチが押されたとき前記光学系の測定光束
の射出方向が測定対象物側に向くように前記鏡筒部を水
平線軸線回りに回転させる鏡筒回転手段と、前記測定対
象物を望遠鏡の中心に視準する自動視準手段とを設けた
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】この発明は、上記構成により、正反スイッチが
押されると、本体回転手段が測量機本体を垂直軸線回り
に１８０度回転させ、鏡筒回転手段が光学系の測定光束
の射出方向が測定対象物側に向くように鏡筒部を水平線
軸線回りに回転させ、自動視準手段が測定対象物を望遠
鏡の中心に視準する。

【００１１】

【実施例】以下、この発明に係わる測量機の実施例を図
面に基づいて説明する。

【００１２】図１および図２において、１は測量台、２
は測点に設置した測距対象物としてのコ−ナ−キュ−ブ
である。その測量台１はここでは地上に設置される。こ
の測量台１には測量機３が据え付けられている。

【００１３】この測量機３は、図３ないし図５に示すよ
うに、固定台４と、この固定台４に取り付けられた基台
５とを備えている。基台５はその平面５aと固定台４の
平面４aとのなす角度がレベリングスクリューＳ,Ｓ,Ｓ
によって調整できるようになっている。

【００１４】基台５には、鉛直方向に延びた軸受部６を
有する軸受部材７が固定され、この軸受部７には鉛直方
向に延びた回転軸８が回転自在に取り付けられている。
回転軸８には測量機本体５０が取り付けられていて、回
転軸８とともに測量機本体１０が図２に示すように基台
５に対して矢印Ａ方向に回転できるようになっている。
測量機本体５０には高低角を微調整する微調整ノブ５５
と水平角を微調整する微調整ノブ５６が設けられてい
る。

【００１５】測量機本体５０は、両側から上方へ膨出し
た２つの膨出部５１,５２が形成されており、この膨出
部５１,５２の間の凹部５３には鏡筒部６０が配置され
ている。この鏡筒部６０の側板６１,６２には水平方向
へ延びてた水平軸６３,６４が設けられており、この水
平軸６３,６４が膨出部６１,６２の側板６５,６６に軸
受６７,６８を介して回転可能に保持されていて鏡筒部
６０が図１の矢印Ｂで示すように回転できるようになっ
ている。

【００１６】測量機本体５０の回転は、測量機本体５０
内に設けたモータ７０によって行なうもので、このモー
タ７０は測量機本体５０の側板７１に取り付けられてい
る。モータ７０の駆動軸７２にはギア７３が設けられて
おり、ギア７３は軸受部６に固定された平歯車７４に噛
合している。平歯車７４は回転軸８と同心状になってい
る。これにより、モータ７０の駆動によって平歯車７４
の廻りをギア７３が回転移動していき、測量機本体５０
が回転軸８とともに軸線（垂直軸線）８a回りに回転す
ることとなる。

【００１７】回転軸８の上部には水平角目盛用目盛板７
５が取り付けられており、その水平角目盛を読む水平角
読取エンコーダ７６が平歯車７４に設けられている。水
平角読取エンコーダ７６は水平角目盛用目盛板７５が微
小角回転する毎にパルスを発生するものである。

【００１８】鏡筒部６０の回転は、膨出部５２に設けた
モータ８０によって行なうもので、このモータ８０の駆
動軸８１にはギア８２が設けられており、ギア８２は水
平軸６４に固定した平歯車８３に噛合している。これに
より、モータ８０の駆動によって平歯車８３が回転して
水平軸６３,６４が鏡筒部６０とともに回転する。

【００１９】水平軸６３には高低角目盛用目盛板８４が
取り付けられており、高低角目盛を読む高低角読取エン
コーダ８５が膨出部５１に設けられている。高低角読取
エンコーダ８５は、高低角目盛用目盛板８４が微小角回
転する毎にパルスを発生するものである。

【００２０】測量機本体５０には、図３および図６に示
すように、キー操作部９０が設けられており、キー操作
部９０の上部には気泡管９３が設けられている。キー操
作部９０には、液晶パネルからなる表示部９１とキーボ
ード９２が設けられている。表示部９１には水平角Ｈ,
高低角Ｖ,測量機本体５０または鏡筒部６０を回転させ
る角度（＋９０度,−９０度,１８０度）が表示される。

【００２１】キーボード９２には、それら角度に対応し
てキースイッチＦ1〜Ｆ3と、水平角/高低角を切り換え
るキースイッチＦ4とが設けられており、水平角に切り
換えられているときキースイッチＦ1を押すと、測量機
本体５０は＋９０度回転され、キースイッチＦ2を押す
と測量機本体５０は−９０度回転され、キースイッチＦ
3を押すと測量機本体５０は１８０度回転される。同様
に、高低角に切り換えられているときキースイッチＦ4
を押すと鏡筒部６０が１８０度回転される。

【００２２】Ｆ5〜Ｆ7は測量機本体５０や鏡筒部６０の
回転速度を高,中,低に設定するキースイッチ、Ｔ1〜Ｔ4
は回転方向を入力するキースイッチで、例えばＴ1を押
している間測量機本体５０が左へ回転していく。またキ
ースイッチＴ1,Ｔ3とキースイッチＦ1〜Ｆ3を同時に押
すと、表示部９１に表示されている角度（＋９０度,−
９０度,１８０度）の数値が変わるようになっている。
例えば、キースイッチＴ1とキースイッチＦ1とを同時に
押すと表示されている＋９０度の数値が増加していき、
キースイッチＴ1とキースイッチＦ1とを同時に押すと表
示されている＋９０度の数値が減少されていく。

【００２３】また、測量機本体５０には、正反測定を行
なうための正反スイッチ１１３が設けられている。この
正反スイッチ１１３が押されると、測量機本体５０が１
８０度回転され、次いで鏡筒部６０が測定対象物に向く
方向へ回転される。

【００２４】鏡筒部６０には、図７に示すように、視準
光学系（望遠鏡）９、測距光学系１０、自動追尾光学系
１１が設けられている。この視準光学系９はコーナキュ
ーブ２を視準する役割を果たし、カバーガラス１２、対
物レンズ１３、第１反射部材としての光路合成プリズム
１４、光路分割プリズム１５、合焦レンズ１６、ポロプ
リズム１７、焦点鏡１８、接眼レンズ１９を有する。対
物レンズ１３は貫通孔２０を有する。光路合成プリズム
１４は自動追尾光学系１１の追尾投光系１１Ａの一部を
構成している。

【００２５】自動追尾光学系１１は測距対象物を垂直方
向、水平方向に走査して測量機本体を測距対象物に自動
追尾させる役割を果たし、追尾投光系１１Ａはレーザー
ダイオード２１、コリメーターレンズ２２、水平方向偏
向素子２３、垂直方向偏向素子２４、反射プリズム２
５、２５´を有する。

【００２６】レーザーダイオード２１は追尾光としての
赤外レーザー光（波長９００ナノメーター）を出射し、
コリメータレンズ２２はその赤外レーザー光（測定光
束）を平行光束にする。水平方向偏向素子２３、垂直方
向偏向素子２４には音響光学素子が用いられ、図８に示
すように、水平方向偏向素子２４は赤外レーザー光を水
平方向Ｈに偏向させ、垂直方向偏向素子２５は水平方向
Ｈに偏向された赤外レーザー光を垂直方向Ｖに偏向させ
る。光路合成プリズム１４は追尾投光系１１Ａの光軸Ｏ
１を対物レンズ１３の光軸である視準光学系９の光軸Ｏ
に合致させる第１反射部材としての役割を果たし、反射
面１４aを有する。

【００２７】その反射面１４aは波長８５０ナノメータ
ー以下の光を透過させ、波長９００ナノメーターの光を
反射する。その水平方向Ｈ、垂直方向Ｖに偏向された赤
外レーザー光は、反射プリズム２５、２５´、反射面１
４aにより反射されて、対物レンズ１３に導かれ、その
貫通孔２０を通して測量機本体８の外部に出射され、コ
ーナーキューブ２が走査される。

【００２８】コーナーキューブ２の走査は、図９に示す
ように、水平方向Ｈに走査を行い、次に垂直方向Ｖに偏
向させながら水平方向Ｈに走査するという手順によって
行われ、符号２６はその赤外レーザー光Ｐのコーナーキ
ューブ２を含む面内でのビームスポットを示している。

【００２９】コーナーキューブ２により反射された赤外
レーザー光Ｐは対物レンズ１３の全領域により集光され
て光路分割プリズム１５に導かれる。光路分割プリズム
１５は反射面１５a、反射面１５bを有する。反射面１５
aは自動追尾光学系１１の追尾受光系１１Ｂに向けて赤
外レーザー光Ｐを反射する。追尾受光系１１Ｂはノイズ
光除去用フィルター２７、受光素子２８から大略構成さ
れ、追尾受光系１１Ｂの光軸Ｏ２も視準光学系９の光軸
Ｏと合致されており、光路分割プリズム１５は赤外レー
ザー光を追尾受光系１１Ｂに向けて反射する第２反射部
材としての役割を果たす。

【００３０】測距光学系１０は投光系２９と受光系３０
とからなり、投光系２９はレーザー光源３１を有し、受
光系３０は受光素子３３を有する。投光系２９と受光系
３０とは三角プリズム３２を有する。レーザー光源３１
は測距光束としての赤外レーザー光波（測定光束）を出
射する。その波長は８００ナノメーターであり、赤外レ
ーザー光Ｐの波長とは異っている。その赤外レーザー光
波は三角プリズム３２の反射面３２aによって反射され
て光路分割プリズム１５の反射面１５bに導かれる。

【００３１】この反射面１５bは可視領域の光を透過
し、波長８００ナノメーターの光を含む赤外領域の光を
反射させる役割を果たす。その反射面１５bに導かれた
赤外レーザー光波は反射面１５aを透過して、図１０に
示すように対物レンズ１３の下半分の領域３４を通過し
て測量機本体８の外部に平面波として出射される。

【００３２】赤外レーザー光波はコーナーキューブ２に
より反射され、カバーガラス１２を介して対物レンズ１
３に戻り、その対物レンズ１３の上半分の領域３５によ
って集光され、光路分割プリズム１５の反射面１５aを
透過して反射面１５bに導かれ、この反射面１５bにより
三角プリズム３２の反射面３２bに導かれ、受光素子３
３に収束される。その受光素子３３の受光出力は、自動
測距回路１０３（図１１参照）に入力され、コーナーキ
ューブ２までの距離が測距される。

【００３３】従って、光路分割プリズム１５は測距光学
系の光軸Ｏ３と視準光学系の光軸Ｏとを合致させる第３
反射部材としても機能する。

【００３４】なお、可視領域の光束は、対物レンズ２
０、光路分割プリズム１５、合焦レンズ１６、ポロプリ
ズム１７を介して焦点鏡１８に導かれ、測距対象物を含
めてその近傍の像が合焦レンズ１６を調節することによ
り焦点鏡１８に形成され、測定者はその焦点鏡１８に結
像された可視像を接眼レンズ１９を介して覗くことによ
り測距対象物を視準できる。

【００３５】図１１は測量機の制御系の構成を示したブ
ロック図であり、図１１において、１００はレーザーダ
イオード２１からレーザ光を射出させたり、受光素子２
８から受光信号を出力させる発光・受光回路、１０１は
受光素子２８の受光信号に基づいて測定対象物の位置を
検出する自動視準回路、１０２はレーザー光源３１から
レーザー光を射出させたり、受光素子３３から受光信号
を出力させたりする発光・受光回路、１０３は受光素子
３３の受光信号に基づいて測定対象物までの距離を測定
する自動測距回路である。

【００３６】１０４は自動測距回路１０３が求めた距離
やキースイッチＦ1〜Ｆ4,Ｔ1,Ｔ3によって設定された角
度等を記憶するメモリ、１１０は自動視準回路１０１が
求めた位置が望遠鏡の中心にくるようにモータを制御し
て測定対象物を自動追尾したり、キースイッチＦ1〜Ｆ
7,Ｔ1〜Ｔ4の操作に基づいて測量機本体５０や鏡筒部６
０を回転させたりするマイクロコンピュータ等からなる
制御装置である。

【００３７】制御装置１１０は、正反スイッチ１１３が
押されるとモータ７０を駆動して測量機本体５０を垂直
軸線回りに１８０度回転させ、次いでモータ８０を駆動
して鏡筒部８０を水平軸６３,６４の軸線回りに回転さ
せて対物レンズ１３を測定対象物側へ向けさせる。そし
て、制御装置１１０とモータ７０とで本体回転手段が構
成され、制御装置１１０とモータ８０とで鏡筒回転手段
が構成される。

【００３８】また、１１１はメモリに記憶されたデータ
等を外部コンピュータ１１２へ出力する外部入出力回
路、１１４,１１５はモータ７０,８０を駆動させるドラ
イバである。

【００３９】次に上記から構成される測量機３の動作に
ついて説明する。

【００４０】先ず、測量機３を測量台１に設置する。次
いで、気泡管９３を見ながら基台５を水平状態となるよ
うにレベリングスクリューＳ,Ｓ,Ｓによって調整する。
この調整が終わったら、キースイッチＦ4の操作によっ
て水平角に切り換えるとともに、キースイッチＦ3を押
す。このキースイッチＦ3が押されると制御装置１１０
がモータ７０を駆動させて測量機本体５０を回転させ
る。測量機本体５０とともに水平角目盛用目盛板７５が
回転され、水平角読取エンコーダ７６から水平角目盛用
目盛板７５が微小角回転する毎にパルスを発生してい
く。

【００４１】制御装置１１０はそのパルス数をカウント
していき、そのカウント数が１８０度の回転角に対応し
た数になったとき、モータ７０の駆動を停止させる。こ
れにより測量機本体５０は１８０度回転されることとな
る。

【００４２】そして、上記と同様にレベリングスクリュ
ーＳ,Ｓ,Ｓを調整して基台５を水平状態にする。次ぎ
に、測量機本体５０を９０度回転させ、上記と同様な操
作により基台５を水平状態にする整準作業を行なう。

【００４３】整準作業が終了したら、測定対象物に測量
機本体５０を向けて正反測定を行なう。測量機本体５０
が鉛直軸線に対して誤差がある場合、正反測定によって
その誤差を除くことができる。

【００４４】正反測定は、先ずレーザ光源３１からレー
ザー光を射出させ、自動視準回路１０１により測定対象
物を望遠鏡（視準光学系９）の中心に視準して測定対象
物までの高低角や距離などを測定する（正測定）。

【００４５】この測定終了後、正反スイッチ１１３を押
す。これにより、制御装置１１０がモータ７０を駆動さ
せて測量機本体５０を回転させる。測量機本体５０とと
もに水平角目盛用目盛板７５が回転され、水平角読取エ
ンコーダ７６から水平角目盛用目盛板７５が微小角回転
する毎にパルスを発生していく。

【００４６】制御装置１１０はそのパルス数をカウント
していき、そのカウント数が１８０度の回転角に対応し
た数になったとき、モータ７０の駆動を停止させる。こ
れにより測量機本体５０は１８０度回転される。

【００４７】次いで、制御装置１１０はモータ８０を駆
動させて鏡筒部６０を水平軸回りに回転させていき、対
物レンズ１３を測定対象物に向けさせる。鏡筒部６０の
回転角は、上記の測定で求めた高低角に基づいて決定す
る。例えば、その高低角から垂直線と対物レンズ１３の
光軸Ｏとのなす角度αを算出し、この角度αを２倍した
値である。この角度２αだけ鏡筒部６０を水平軸線回り
に回転させれば、対物レンズ１３は概略測定対象物に向
くことになる。

【００４８】鏡筒部６０が回転した角度は、高低角目盛
用目盛板８４が発生するパルス数から制御装置１１０が
求める。

【００４９】対物レンズ１３が概略測定対象物に向いた
ら自動視準回路１０１により測定対象物を望遠鏡の中心
に視準し測定対象物までの距離や高低角等を測定する
（反測定）。この正反測定で得た測定結果を加算して１
/２倍することにより測量機本体５０の鉛直軸線に対す
る誤差を相殺した高低角等を求めることができる。

【００５０】このように、正反スイッチ１１３を押すだ
けで測量機本体５０が自動的に１８０度回転し、さらに
鏡筒部６０が対物レンズ１３が測定対象物に向くように
自動的に回転され、自動視準するので、従来のように、
手動ノブを手動操作して測量機本体５０や鏡筒部６０を
回転させる必要がなく、その操作は非常に簡単なもので
ある。

【００５１】上記実施例では、正反スイッチ１１３をキ
ーボード９２外に設けているが、キーボード９２に設け
てもよい。

【００５２】

【発明の効果】この発明によれば、正反測定の際には、
正反スイッチを押せば、本体回転手段が測量機本体を垂
直軸線回りに１８０度回転させ、鏡筒回転手段が光学系
の測定光束の射出方向が測定対象物側に向くように鏡筒
部を水平線軸線回りに回転させ自動視準するので、従来
のように、手動ノブを手動操作して測量機本体や鏡筒部
を回転させる必要がなく、その操作は非常に簡単なもの
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる測量機の設置状態を示す側面
図、

【図２】この発明に係わる測量機の設置状態を示す平面
図、

【図３】この発明に係わる測量機の操作側（裏側）を示
した斜視図、

【図４】この発明に係わる測量機の表側を示した斜視
図、

【図５】測量機の回転機構を示した断面図、

【図６】操作部を示した正面図、

【図７】測量機の光学系を示した光学配置図、

【図８】自動追尾光学系による偏向を模式的に説明する
ための図

【図９】自動追尾光学系による走査の一例を示す模式図

【図１０】図３に示す対物レンズの平面図、

【図１１】測量機の制御系の構成を示したブロック図、

【図１２】従来の測量機を示した正面図である。

【符号の説明】

９ 視準光学系（望遠鏡） ５０ 測量機本体 ６０ 鏡筒部 ７０ モータ ８０ モータ １０１ 自動視準回路 １１０ 制御装置 １１３ 正反スイッチ

フロントページの続き (72)発明者 石鍋 郁夫 東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社ト プコン内 (72)発明者 武蔵 良二 東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社ト プコン内 (72)発明者 稲葉 浩 東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社ト プコン内 (72)発明者 斎藤 政宏 東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社ト プコン内 (56)参考文献 特開 平１−308913（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−77008（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−15512（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 15/00 - 15/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】垂直軸線回りに回転可能に設けた測量機本
   体と、この測量機本体に水平軸線回りに回転可能に設け
   られるとともに、測定対象物に向けて測定光束を射出す
   る望遠鏡を有する鏡筒部とを備えた測量機において、 前記測量機本体と鏡筒部を回転させるための正反スイッ
   チと、 この正反スイッチが押されたとき前記測量機本体を垂直
   軸線回りに１８０度回転させる本体回転手段と、 前記正反スイッチが押されたとき前記光学系の測定光束
   の射出方向が測定対象物側に向くように前記鏡筒部を水
   平線軸線回りに回転させる鏡筒回転手段と、前記測定対
   象物を望遠鏡の中心に視準する自動視準手段とを設けた
   ことを特徴とする測量機。
2. 【請求項２】前記正反スイッチを押す前の測定対象物の
   測定値と、正反スイッチが押された後の前記測定対象物
   の測定値とに基づいて自動的に高低角の誤差を求めるこ
   とを特徴とする請求項１の測量機。