測量機的製作方法
2023-06-04 11:03:36 3
專利名稱：測量機的製作方法
技術領域：
本發明涉及測量機，特別是涉及利用視角小的望遠鏡的光學系統進行視準的測量機。
背景技術：
在現有測量機中，將瞄準測點的望遠鏡的光學系統分支成視準用的光學系統。
專利文獻1特許第3039801號公報。
由於上述望遠鏡的光學系統的視角狹窄(例如為1°30`)，在從該光學系統分支出來的視準用光學系統中，由於視準範圍狹窄，必要順序地掃描，錯開視準範圍對測點進行視準，這樣，視準需要長時間。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提供一種測量機，其特徵在於，具有用於對測點進行視準的第一視準光學系統，還具有能夠以豎直軸及水平軸為中心轉動的測量機本體、裝在測量機本體上且視角比前述第一視準光學系統寬的第二視準光學系統，由第二視準光學系統進行視準後再由第一視準光學系統進行視準。
另外，本發明的測量機，其特徵在於，具有用於對測點進行視準的視準光學系統、能夠以豎直軸及水平軸為中心轉動的測量機本體，視準光學系統具有圖像放大機構。
另外本發明的測量機，其特徵在於，具有望遠鏡光學系統，還具有能夠以豎直軸及水平軸為中心轉動的測量機本體、裝在該測量機本體上且視角比望遠鏡光學系統寬的視準光學系統，並根據入射到視準光學系統成像的測點的位置信息，將測量機本體以豎直軸及水平軸為中心轉動，從而使測點位於望遠鏡光學系統的視野內。
優選為第二視準光學系統可在圖像傳感器上成像。
優選為具有根據入射到第二視準光學系統上並在其圖像傳感器上成像的測點的位置信息，將測量機本體以豎直軸及水平軸為中心轉動，使測點位於望遠鏡光學系統的視野內的自動視準機構。
第一視準光學系統和第二視準光學系統可共用圖像傳感器。
第一視準光學系統具有全方位反射鏡。
優選為第一視準光學系統和第二視準光學系統分別具有視準用光源。
具有上述望遠鏡光學系統和視準光學系統的測量機，優選為具有根據入射到視準光學系統並在其圖像傳感器上成像的測點的位置信息將測量機本體以豎直軸及水平軸為中心轉動，從而使測點位於望遠鏡光學系統的視野內的自動視準機構。視準光學系統在實際中可在圖像傳感器上成像。
本發明的測量機中，通過在望遠鏡光學系統之上應用視角廣的視準光學系統可大幅縮短到視準結束的時間，在自動視準機上也可縮短操作時間。另外，通過廣角及望遠兩個光學系統進行測點的檢測和視準，可實現迅速的檢測和精確的視準。
圖1為表示本發明的第一實施方式的測量機的結構的側視圖；圖2為表示第一實施方式的測量機的圖像傳感器(CDD)、目標識別處理電路、測距機構、水平方向驅動機構及豎直方向驅動機構的關係的圖；圖3表示第一實施方式中的視準順序的流程圖；圖4為表示第一實施方式的測量機的視野的圖；圖5為表示本發明的第一實施方式的變形例子的測量機的結構的側視圖；圖6為表示本發明的第二實施方式的測量機的結構的側視圖；圖7為表示本發明的第三實施方式的測量機的結構的測視圖；圖8為表示本發明的第一～第三實施方式的變形例子的測量機的結構的側視圖。
符號說明1測量機本體；10望遠鏡光學系統；30第一視準光學系統；50圖像傳感器；51圖像傳感器；52圖像傳感器；70全方位反射鏡；80第一視準光學系統；90圖像放大機構；110第二視準光學系統；120第二視準光學系統；130視準光學系統。
具體實施例方式
第一實施方式如圖1所示，第一實施方式的測量機具有測量機本體1、望遠鏡光學系統10、第一視準光學系統30、第二視準光學系統110，通過由第一視準光學系統30接收從測量機本體1內的光源29發出被角形立方體(測點)60發出的反射光，檢測出角形立方體60在圖像傳感器50上的位置，根據該位置信息進行通過移動測量機本體，使角形立方體60位於望遠鏡光學系統10(第二視準光學系統110)的視野內的視準。
在此，第一視準光學系統30用於在望遠鏡光學系統10或第二視準光學系統110進行視準之前，使角形立方體60發出的反射光進入望遠鏡光學系統10或第二視準光學系統110的視野內，由物透鏡31、視準光用稜鏡32、光源29、第二光閘38及半稜鏡33構成。另一方面，用於手動視準的望遠鏡光學系統10由物透鏡11、光源19、視準光用稜鏡12、分支稜鏡13、焦點調節透鏡14、調像稜鏡15，焦點板16及目鏡17構成。與此相對，用於自動視準的第二視準光學系統110由物鏡11、光源19、視準光用稜鏡12、分支稜鏡13、第一光閘18及半稜鏡33構成。與望遠鏡光學系統10共用物鏡11、光源19、視準光用稜鏡12及分支稜鏡13。
在望遠鏡光學系統10中，經過物鏡11入射，透過分支稜鏡13的光束(光軸20)，經過焦點調節透鏡14、調像稜鏡15，在焦點板16上成像，可以與在焦點板16上描出的視準線等一起用目鏡17觀察。另一方面，在第二視準光學系統110中，經過物鏡11入射，由分支稜鏡13垂直反射的反射光束經過可開閉的第一光閘18、半稜鏡33，在圖像傳感器50(CCD)上成像。
在望遠鏡光學系統10和第二視準光學系統110之外個別設置的第一視準光學系統30中，經過物鏡31入射的光束(光軸40)，經過可開閉的第二光閘38由半稜鏡33垂直反射，在圖像傳感器50上成像。該圖像傳感器50共用於從分支稜鏡13發出的反射光及從半稜鏡33發出的反射光的成像。由於光閘驅動機構5不能同時打開第一光閘的18及第二光閘38，因此在圖像傳感器50上成像的，只能為從分支稜鏡13發出的反射光及從半稜鏡33發出的反射光中的一種。
如圖2所示，圖像傳感器50連接有目標識別處理電路55及位置認識處理電路59。該目標識別處理電路55為判斷圖像傳感器50是否接收到從角形立方體60發出的反射光的電路。通過該目標識別處理電路55判斷出圖像傳感器50接收到從角形立方體60發出的反射光的時候，角形立方體60位於第1視準光學系統30的視野內。位置識別處理電路59為，當通過目標識別處理電路55判斷出圖像傳感器50接收到從角形立方體60發出的反射光的時候(角形立方體60位於第一視準光學系統30的視野內的時候)，根據圖像傳感器50的輸出(從角形立方體60發出的反射光)，檢測角形立方體60的位置和視野框的中央位置的偏差。通過目標識別處理電路55判斷出沒有接收到從角形立方體60發出的反射光的時候，及位置識別處理電路59檢測出角形立方體60的位置和視野框的中央位置相錯的時候，通過與目標識別處理電路55及位置識別處理電路59分別連接的水平方向驅動機構56及豎直方向驅動結構57使測量機本體1移動。
在上述的構成中，按照圖3所示的順序進行由本實施方式的測量機的視準。即，將角形立方體60配置在測點上(步驟S1)之後，關閉第一光閘18，打開第二個光閘38，驅動圖像傳感器50。從光源29，經過視準光用稜鏡32，向測量機外部送出用於視準的光束(步驟S2)。
在由圖像傳感器50接收到從角形立方體60發出的反射光的時候(步驟S3中的YES)，由檢測出在圖像傳感器50中的反射光的位置可知角形立方體60存在於第一視準光學系統30的視野框內，。另一方面，當由圖像傳感器50沒有接收到從角形立方體60發出的反射光的時候(步驟S3中的NO)，角形立方體60不存在於第一視準光學系統的視野框內，使測量機本體1在水平方向和豎直方向移動直至接收到反射光(步驟S4)，在接收到反射光的地方可檢測出圖像傳感器50上的反射光的位置(步驟S3)。
接著，根據在上述步驟S3中檢測出的圖像傳感器50上的反射光的位置信息，將檢測機本體1在水平方向和豎直方向移動，使反射光位於圖像傳感器50的中央(步驟S5)。然後關閉第二光閘38並停止光源29及圖像傳感器50。由此，可使角形立方體60(測點)位於第二視準光學系統110及望遠鏡光學系統10的視野框內。
其次，利用望遠鏡光學系統10或第二視準光學系統110，代替在上述步驟S3中檢測出角形立方體60的第一視準光學系統30進行視準(步驟S6)。
然後，再按下述進行視準。
在用手動進行視準的情況下，操作者一邊通過望遠鏡光學系統10的目鏡17觀察，一邊通過在水平方向和豎直方向轉動測量機本體1使角形立方體60位於視野框的中心(步驟S7)。
在自動進行視準的情況下，首先打開第一光閘18，驅動圖像傳感器50，使光源19發光。接著，檢測通過第二視準光學系統110入射到圖像傳感器50上的角形立方體的反射光在圖像傳感器50上的位置，為使反射光位於視野框的中心通過在水平方向和豎直方向轉動測量機本體1，進行視準(步驟S7)。
如上述，在用手動或自動進行視準後，利用位置檢測裝置(圖中沒有示出)可測定從測量機到角形立方體60的距離和角度。
在該第一視準光學系統30中，通過使第一視準光學系統的焦點距離比現有的視準光學系統短，可以使其視角比現有的視角1°30`寬。因此，如圖4所示，由於第一視準光學系統30的視野41比第二視準光學系統110的視野21寬，因此即使角形立方體60進入不到視野21中，也容易進入視野41中。由於利用該結構，用第一視準光學系統30可一次捕捉到更廣的範圍，因此直至視準結束的時間可大幅縮短，跟現有相比可加速視準動作。另外，由於第一視準光學系統30的視角為寬角度，可以由寬廣的範圍內，可在更廣的範圍內將視準時的情況記錄在圖像傳感器50上。另外，通過切換廣角和望遠二個光學系統，可進行角形立方體60的檢測和視準，因此可實現迅速的檢測和精確的視準。另外，為了更提高上述效果，優選為使視準光學系統的視角為望遠鏡光學系統的視角的10倍以上。
作為第一實施方式的變形例子，如圖5所示，將與圖像傳感器50不同的另外的第二圖像傳感器51設置在第一視準光學系統30中，省略半稜鏡33及第二光閘38，第一光閘18。利用這種結構，可以不需要二個光閘的開閉控制。
在該變形例子中，目標識別處理電路55和位置識別處理電路59與圖像傳感器51連接。目標識別處理電路55判斷圖像傳感器51是否接收到從角形立方體60發出的反射光。當通過上述目標識別處理電路55判斷出圖像傳感器51接收到從角形立方體60發出的反射光的時候，為角形立方體60位於第一視準光學系統30的視野內的時候。當目標識別處理電路55判斷出圖像傳感器51接收到從角形立方體60發出的反射光時(角形立方體60位於第一視準光學系統30的視野內時)，及第一視準光學系統30與第二視準光學系統110或望遠鏡光學系統10切換時，位置識別處理電路59根據圖像傳感器51的輸出(從角形立方體60發出的反射光)，檢測出角形立方體60的位置與視野框的中央位置的偏差。當由目標識別處理電路55判斷出沒有接收到從角形立方體60發出的反射光的情況下，及位置識別處理電路59檢測出角形立方體60的位置與視野框的中央位置錯位的情況下，通過與目標識別處理電路55及位置識別處理電路59分別連接的水平方向驅動機構56及豎直方向驅動機構57使測量機本體1移動。
另外，用於視準的光束可從光源19、29中的一個光源送出。再者，也可以不在測量機本體1內設置光源19、29而在測量機本體1的外部設置別的外部光源，由該外部光源發出光對角形立方體60進行視準。
第二實施方式本實施方式中，與第一實施方式相同的部件使用相同的符號表示。
如圖6所示，第一視準光學系統80具有配置在測量機本體1的上部，且能入射至少測量機本體1的大約半球的全體的光的全方位反射鏡70、用於在圖像傳感器52上成像的成像透鏡71、視準光用稜鏡72。在該結構中，由安裝在全方位反射鏡70上方的光源79發出的光束，通過設在全方位反射鏡70上的視準光用稜鏡72反射，射到測量機外部。另一方面，從測量機外部入射到全方位反射鏡70上的光束，在全方位反射鏡70上反射，由成像透鏡71，在圖像傳感器52上成像。另外，測量機本體1，可以豎直軸3為中心。在水平方向轉動；還可以水平軸6為中心在豎直方向搖動。
望遠鏡光學系統10與第一實施方式相同，由物鏡11、光源19、視準光用稜鏡12、分支稜鏡13、焦點調節透鏡14、調像稜鏡15、焦點板16和目鏡17構成。另一方面，第二視準光學系統120由物鏡11、光源19、視準光用稜鏡12及分支稜鏡13構成，構成部件全部可與望遠鏡光學系統10共用。
在第二實施方式中，目標識別處理電路55和位置識別處理電路59與圖像傳感器52連接。
第二實施方式中測量機的視準按圖3所示的順序進行。即，在將角形立方體60配置在測點後(步驟S1)，驅動圖像傳感器52。從光源79，經過視準光用稜鏡72，將視準用的光束送出至測量機外部(步驟S2)。
在由圖像傳感器52接受從角形立方體60發出的反射光的情況下(步驟S3中的YES)，由檢測出圖像傳感器52上的反射光的位置可知角形立方體60存在於第一視準光學系統80的視野框內。另一方面，在圖像傳感器52沒有接收到從角形立方體60發出的反射光的情況下(步驟S3中的NO)，角形立方體60不存在於第一視準光學系統80的視野框內，將測量機本體1在豎直方向移動至接收到反射光(步驟S4)，在接受反射光的地方可檢測出圖像傳感器52上的反射光的位置(步驟S3)。
接著，根據在上述步驟S3中檢測出的圖像傳感器52上的反射光的位置信息，將檢測機本體1在水平方向和豎直方向移動，使反射光位於圖像傳感器52的中央(步驟S5)。然後停止光源79及圖像傳感器52。由此，可使角形立方體60(測點)位於第二視準光學系統120及望遠鏡光學系統10的視野框內。
其次，利用望遠鏡光學系統10或第二視準光學系統120代替在上述步驟S3中檢測出角形立方體60的第一視準光學系統80進行視準(步驟S6)。
然後，再按下述進行視準。
在用手動進行視準的情況下，操作者一邊通過望遠鏡光學系統10的目鏡17觀察，一邊通過在水平方向和豎直方向轉動測量機本體1，使角形立方體60位於視野框的中心(步驟S7)。
在自動進行視準的情況下，首先，驅動圖像傳感器50，使光源19發光。接著，檢測出通過第二視準光學系統120入射到圖像傳感器50上的角形立方體的反射光在圖像傳感器50上的位置，為使反射光位於視野框的中心通過在水平方向和豎直方向轉動測量機本體1進行視準(步驟S7)。
由此，在用手動或自動進行視準後，利用位置檢測裝置(沒有圖示)可測定從測量機到角形立方體60的距離和角度。
利用以上的結構，由於可以一次捕捉測量機周圍360°的範圍，由此，不需要為檢測角形立方體60將測量本體1在水平方向轉動，因此可比現有加速自動視準動作。另外，視準可不用望遠鏡光學系統10或第二視準光學系統120而用第一視準光學系統80進行。另外，視準用光束也可只從光源19、79中的一個光源送出。另外，也可以不設置光源19、79，而是利用外部光源的反射光對角形立方體60進行視準。另外，其他的結構、作用和效果與第一實施方式相同。
第三實施方式在本實施方式中，與第一實施方式相同的部件用相同的符號表示。
如圖7所示，在第三實施方式中，具有視準光學系統130，代替第一實施方式中的第一視準光學系統30及第二視準光學系統110。即視準光學系統130由物鏡11、光源19、視準光用稜鏡12、分支稜鏡13和圖像放大機構90構成，其中物鏡11、光源19、視準光用稜鏡12和分支稜鏡13與望遠鏡光學系統10共用。
視準光學系統130中，通過在分支稜鏡13和圖像傳感器50之間設置的圖像放大機構90，可將視準光學系統130從廣角切換至望遠，從物鏡11入射光束，一部分被分支稜鏡13反射後，在圖像傳感器50上成像。結果，因為一個光學系統中兼用視角大的光學系統和視角小的光學系統，可使測量機本體1緊湊。
第三實施方式的測量機的視準按下列順序進行。即，在將角形立方體60配置在測點上後，驅動圖像傳感器50，將圖像放大機構90置於廣角側。從光源19，經過視準光用稜鏡12，將視準用光束至測量機外部。
由圖像傳感器50接收到從角形立方體60發出的反射光的情況下，由檢測出在圖像傳感器50上的反射光的位置可知角形立方體60存在於視準光學系統130的視野框內。另一方面，圖像傳感器50沒有接收到從角形立方體60發出的反射光的情況下，角形立方體60不存在於視準光學系統130的視野框內，在豎直方向和水平方向移動測量機本體1直至接收到反射光，在接收到反射光的地方可檢測在圖像傳感器50上的反射光的位置。
接著，根據檢測的圖像傳感器50上的反射光的位置信息，在水平方向和豎直方向移動測量機本體1，使反射光位於圖像傳感器50的中央。另外，停止光源19及圖像傳感器50。由此，可使角形立方體60(測點)位於視準光學系統130和望遠光學系統10的視野框內。
其次，利用望遠鏡光學系統10或視準光學系統130進行視準。
然後，再按下述進行視準。
在用手動進行視準情況下，操作者一邊通過望遠鏡光學系統10的目鏡17觀測，一邊通過在水平方向和豎直方向轉動測量機本體1，使角形立方體60位於視野框的中心。
在自動進行測定的情況下，首先，驅動圖像傳感器50，將圖像放大機構90放在遠程(tele)端，使光源19發光。接著，檢測通過視準光學系統130，檢測出入射在圖像傳感器50上的角形立方體60的反射光在圖像傳感器50上的位置，為使反射光位於視野框的中心通過在水平方向和豎直方向轉動測量機本體1，進行視準。
如上所述，在用手動或自動進行視準後，利用位置檢測裝置(圖中沒有示出)，測定從測量機至角形立方體60的距離和角度。
另外，其他的結構、作用和效果與第一實施方式相同。
其次，參照圖8說明上述第一～第三實施方式的變形例子。這個例子是，將光源安裝在測量機本體的外部，角形立方體60收入測量機本體1的外部盒62中，在盒62內配置光源61。通過檢測從與角形立方體60相鄰的光源61發出的直接光，可以檢測角形立方體60。
雖參照上述實施方式說明本發明，但本發明不僅限於上述實施方式，可在改進的目的或本發明的思想範圍內作各種改良或變更。
權利要求
1.一種測量機，其特徵在於，具有用於對測點進行視準的第一視準光學系統，能夠以豎直軸及水平軸為中心轉動的測量機本體、裝在測量機本體上視角比其述第一視準光學系統寬的第二視準光學系統，由所述第二視準光學系統進行視準後再由所述第一視準光學系統進行視準。
2.一種測量機，其特徵在於，具有用於對測點進行視準的視準光學系統，可以豎直軸及水平軸為中心轉動的測量機本體，所述視準光學系統具有圖像放大機構。
3.一種測量機，其特徵在於，具有望遠鏡光學系統，還具有能夠以豎直軸及水平軸為中心轉動的測量機本體、裝在測量機本體上且視角比所述光學系統寬的光學系統，並根據入射所述視準光學系統成像的測點的位置信息，將所述測量機本體以所述豎直軸及水平軸為中心轉動，從而使測點位於望遠鏡光學系統的視野內。
4.根據權利要求1所述的測量機，其特徵在於，所述第二視準光學系統可以在圖像傳感器上成像。
5.根據權利要求4所述的測量機，其特徵在於，具有根據入射到所述第二視準光學系統並在其圖像傳感器上成像的測點的位置信息，將所述測量機本體以所述豎直軸及水平軸為中心轉動使測點位於第一視準光學系統視野內的自動視準機構。
6.根據權利要求5所述的測量機，其特徵在於，所述第一視準光學系統和所述第二視準光學系統共用圖像傳感器。
7.根據權利要求1所述的測量機，其特徵在於，所述第一視準光學系統具有全方位反射鏡。
8.根據權利要求1所述的測量機，其特徵在於，所述第一視準光學系統及所述第二視準光學系統分別具有用於所述視準的光源。
9.根據權利要求3所述的測量機，其特徵在於，具有根據入射到所述第二視準光學系統並在其圖像傳感器上成像的測點的位置信息，將所述測量機本體以所述豎直軸及水平軸為中心轉動，從而使測點位於望遠鏡光學系統視野內的自動視準機構。
10.如權利要求9所述的測量機，其特徵在於，所述視準光學系統可以在圖像傳感器上成像。
全文摘要
本發明提供一種可以縮短自動視準操作時間的測量機。具有用於對測點進行視準的第一光學系統，還具有能夠以豎直軸及水平軸為中心轉動的測量機本體、裝在該測量體本體上視角比第一視準光學系統寬的第二視準光學系統，在所述第二視準光學系統進行視準後，由第一視準光學系統進行視準。
文檔編號G01C1/02GK1499170SQ20031010288
公開日2004年5月26日 申請日期2003年10月24日 優先權日2002年10月25日
發明者金子健治 申請人:賓得勵精株式會社