測量儀的製作方法
2023-07-06 05:41:46 4
專利名稱：測量儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種觀察光學系統具有變焦功能的測量儀。
背景技術：
在測量儀例如全站儀等中使用的準直望遠鏡(collimatingtelescope)的倍率為30倍左右的高倍率，存在難以一開始用準直望遠鏡校準測定點這一問題。因此，在現有技術中，先用目視或採用瞄準器校準測定點，接著通過準直望遠鏡來校準測定點。但是，由於目視、瞄準器、準直望遠鏡的倍率大不相同，因此即使用目視、瞄準器校準測定點，在準直望遠鏡的視野內捕捉測定點也不容易。另外，雖然可以通過使望遠鏡具有變焦功能，在用望遠鏡觀察測定點的狀態下改變倍率，但對焦結構因其結構導致光軸的穩定性惡劣，難以保障準直位置，從而並不採用於測量儀，尤其是全站儀。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種可以在觀察光學系統設置變焦功能的測量儀。為達到上述目的，本發明的測量儀具備:觀察光學系統，其具有用於輸出數字圖像信號的圖像傳感器和變焦光學系統；基準圖形投影光學系統，其將基準圖形以無窮遠的狀態入射至所述觀察光學系統並成像於所述圖像傳感器；轉動機構，其將所述觀察光學系統和所述基準圖形投影光學系統作為一體可在水平、鉛直的兩個方向上轉動；水平角度檢測器、鉛直角度檢測器，其用於檢測該轉動機構在兩個方向上轉動的水平角、鉛直角；以及運算控制部，其中，該運算控制部根據所述水平角度檢測器、所述鉛直角度檢測器的檢測結果和在所述圖像傳感器上的所述基準圖形與所述觀察光學系統的準直點之間的差別來測定該準直點的水平角、鉛直角。另外，本發明的測量儀還具備光電測距儀，對測定對象物的測定點進行測距，其中該光電測距儀具有與所述觀察光學系統的光軸平行的測距光軸。另外，本發明的測量儀還具備微調機構，該微調機構設置在所述測距光軸上，並對該測距光軸的偏轉進行微調，而且所述測量儀以使測距的測定點與所述觀察光學系統的測定點相一致的方式構成。另外，在本發明的測量儀中，所述基準圖形是由垂直相交的線構成的格子，通過測定投影至所述圖像傳感器的所述格子的線間距來運算變焦倍率。另外，在本發明的測量儀中，所述基準圖形是由垂直相交的線構成的格子，通過測定投影至所述圖像傳感器的所述格子來運算圖像的畸變，並根據運算結果來校正測定結果O另外，在本發明的測量儀中，所述觀察光學系統是市售的數位相機。根據本發明，測量儀具備:觀察光學系統，其具有用於輸出數字圖像信號的圖像傳感器和變焦光學系統；基準圖形投影光學系統，其使基準圖形以無窮遠的狀態入射至所述觀察光學系統並成像於所述圖像傳感器；轉動機構，其將所述觀察光學系統和所述基準圖形投影光學系統作為一體可在水平、鉛直的兩個方向上轉動；水平角度檢測器、鉛直角度檢測器，其用於檢測該轉動機構在兩個方向上轉動的水平角、鉛直角；以及運算控制部，其中，該運算控制部根據所述水平角度檢測器、所述鉛直角度檢測器的檢測結果和在所述圖像傳感器上的所述基準圖形與所述觀察光學系統的準直點之間的差別來測定該準直點的水平角、鉛直角。因此通過變焦光學系統變更倍率，使校準變得容易，並且即使在所述觀察光學系統的光軸晃動的情況下，也能實施將晃動考慮在內的準確的測角。另外，根據本發明，還具備光電測距儀，對測定對象物的測定點進行測距，其中該光電測距儀具有與所述觀察光學系統的光軸平行的測距光軸。因此能構成具有變焦功能的簡便的全站儀。另外，根據本發明，還具備微調機構，該微調機構設置在所述測距光軸上，並對該測距光軸的偏轉進行微調，而且所述測量儀以使測距的測定點與所述觀察光學系統的測定點相一致的方式構成。因此能高精度地進行測距測角。另外，根據本發明，所述基準圖形是由垂直相交的線構成的格子，通過測定投影至所述圖像傳感器的所述格子的線間距來運算變焦倍率。因此能進行加以倍率的準確的測定。另外，根據本發明，所述基準圖形是由垂直相交的線構成的格子，通過測定投影至所述圖像傳感器的所述格子來運算圖像的畸變，並根據運算結果來校正測定結果。因此能進行正確的測定。另外，根據本發明，所述觀察光學系統是市售的數位相機，因此能廉價且簡便地構成測量儀。
圖1是本發明第一實施例的測量儀的示意結構圖。圖2是表示用於第一實施例的基準線的一個例子的圖。圖3 (A)、圖3 (B)、圖3 (C)是表示用第一實施例的觀察光學系統進行變焦的情形下的圖像的變化、圖像中的測定點狀態的說明圖。圖4是表示進行變焦的情形下的基準圖形歪曲的狀態的說明圖。圖5是表不第二實施例的光學系統的不意圖。圖6是第三實施例的主視圖。圖7是所述第三實施例的側視圖。圖8㈧是用於第三實施例的鉛直角度檢測器的剖面圖，圖8(B)是在轉動軸處於傾斜狀態時的說明圖。圖9是表示用於所述鉛直角度檢測器的角度檢測圖形的一個例子的說明圖。圖10是第四實施例的主視圖。圖11是表示第四實施例的光電測距儀、基準圖形投影光學系統的示意結構圖。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發明的實施例進行說明。
圖1表示本發明第一實施例的測量儀的基本結構。另外，在圖1中，I表示觀察光學系統，2 表不光電測距儀(EDM:Electro_OpticalDistance Measurement)。所述觀察光學系統I具有觀察光軸3，所述光電測距儀2具有測距光軸4，就所述觀察光學系統I和所述光電測距儀2而言，所述觀察光軸3和所述測距光軸4相平行，並以已知間隔設置。另外，所述觀察光學系統I與所述光電測距儀2機械地形成一體從而構成測定部10，該測定部10以可在水平方向和鉛直方向的兩個方向上轉動的方式被轉動機構5支撐。在所述觀察光學系統I中，所述觀察光軸3上具有:物鏡6、變焦光學系統7、圖像傳感器8，該圖像傳感器8設置於所述變焦光學系統7的焦點位置。所述圖像傳感器8採用由多個像素集合體而構成的CXD傳感器、CMOS傳感器等，各像素以如下方式構成:發送受光信號並基於所發送的信號能確定在所述圖像傳感器8中的位置。來自該圖像傳感器8的輸出信號是來自所述像素的輸出信號的集合，其作為數字圖像信號向運算控制部9輸出。在所述觀察光軸3上，關於所述物鏡6，在物體一側配設有例如半透明反射鏡(half mirror) 12的光路分割光學構件。所述觀察光軸3穿過所述半透明反射鏡12,在該半透明反射鏡12的反射光軸3a上配置有聚光透鏡13，在該聚光透鏡13的焦點位置配置有基準圖形14。該基準圖形14以能夠檢測基準位置、倍率及像畸變的方式構成(圖形)，例如是由如圖2所示那樣垂直相交的縱橫線而構成的格子，在該基準圖形14的中心設置有垂直相交的粗基準線17，而且在所述基準圖形14的中心部具有精密圖形14a，該精密圖形14a的方格相對於周圍的方格以規定倍率縮小而設定(在圖示中每邊為1/2倍)。若使所述反射光軸3a相對於所述轉動機構5的轉動軸(水平轉動軸和鉛直轉動軸)(未圖示)不產生機械性的位置變化(固定為已知關係)，則在所述圖像傳感器8上的所述基準圖形14的位置反映測量儀的機械位置、姿態。在此，所述半透明反射鏡12、所述聚光透鏡13、所述基準圖形14構成將該基準圖形14以無窮遠的狀態投影至所述觀察光學系統I的基準圖形投影光學系統18。所述轉動機構5在水平轉動軸、鉛直轉動軸分別具備水平角度檢測器15、鉛直角度檢測器16，所述水平角度檢測器15、所述鉛直角度檢測器16分別用於檢測所述測定部10的水平轉動角、鉛直轉動角。所述光電測距儀2向所述測距光軸4上射出測距光，並接收來自測定對象物的反射光，且基於接收結果測定到測距光照射的點(測定點)為止的距離。此外，測距光可以為可見光、不可見光中的任意一種，但若採用可見光，則能通過目視或在圖像上確認測定中的測定點。所述運算控制部9將所述圖像傳感器8拍攝的影像圖像顯示於顯示部11。另外，所述運算控制部9處理來自所述圖像傳感器8的影像信號圖像信號而並提取所述基準圖形基準圖形14。作為提取該基準圖形基準圖形14的一種方法能夠採用如下方法:的一種，取得無所述基準圖形基準圖形14的影像圖像，接著取得有該基準圖形基準圖形14的影像圖像，能通過得到兩個影像圖像的差別來提取所述基準圖形基準圖形14。
另外，所述運算控制部9根據來自所述水平角度檢測器15、所述鉛直角度檢測器16的檢測信號、以及來自所述半透明反射鏡12、所述圖像傳感器8的圖像信號來運算測定點的水平角、鉛直角。對上述結構的測量儀的作用進行說明。所述基準圖形14位於所述聚光透鏡13的焦點，因此來自所述基準圖形14的光透過所述聚光透鏡13而變成平行光，並在所述圖像傳感器8上成像。在所述觀察光軸3和所述反射光軸3a完全一致的狀態下，所述基準圖形14的中心與所述圖像傳感器8的中心一致。另外，所述基準圖形14與所述變焦光學系統7的倍率相應地而被投影，所述基準圖形14上的點的位置(坐標)確定在與所述變焦光學系統7的倍率相應的位置。另外，在所述觀察光軸3相對所述反射光軸3a傾斜的情形下，所述基準圖形14以相當於所述觀察光軸3的傾斜角的量進行位移並投影至所述圖像傳感器8。而且，所述反射光軸3a相對所述轉動機構5的轉動軸(水平轉動軸和鉛直轉動軸)以已知關係被固定，因此若檢測所述基準圖形14在所述圖像傳感器8上的位移，則能檢測所述觀察光軸3的傾斜度。進一步，參照圖3(A)-圖3 (C)，說明使用所述觀察光學系統I進行變焦時候的圖像的變化、圖像中的測定點的狀態，並說明使用該觀察光學系統I測定水平角、鉛直角的情況。用所述觀察光學系統I使變焦倍率設定為低倍率(例如2倍)的狀態下，使所述觀察光軸3朝向測定對象物的測定點，使包括測定對象物的廣角圖像顯示於所述顯示部
11(參照圖3(A))。在該顯示部11上，顯示所述圖像傳感器8拍攝的圖像，並且所述基準圖形14以與該圖像相重合的狀態被顯示。為了易於辨別，該基準圖形14的顏色設定為與背景不同的顏色，還可以使其閃爍。另外，所述基準圖形14的中心(與所述基準線17交叉的點)表示測定點。通過所述轉動機構5來調整所述測定部10的方向即所述觀察光軸3的方向，使得所述基準圖形14的中心與測定點對準，即使得測定點成為圖像的中心。該觀察光軸3的方向通過所述水平角度檢測器15、所述鉛直角度檢測器16來測定。通過所述變焦光學系統7來階段性地或連續地提高變焦倍率，由此能容易觀察測定對象(參照圖3(B)、圖3(C))。進而在圖像上，除基準圖形線之外，還顯示用於指定測定點的測定指標19。該測定指標19通過外部的操作能顯示於畫面上的所期望位置。通過所述變焦光學系統7來提高變焦倍率，在觀察像上的寫入的所述基準圖形14也與觀察像成為一體而被放大。此時，即使產生所述觀察光軸3的晃動，觀察像與所述基準圖形14成為一體而晃動，因此對觀察像和觀察像上的該基準圖形14之間的關係沒有影響。因此將該基準圖形14作為基準在圖像上測定所述測定指標19，由此能校正水平和鉛直，並能消除由晃動引起的測定誤差。此外，如圖4所示，通常在光學系統中，由於光學變形(Iensdistortion)在圖像中存在歪曲，由此在計測時需要進行校正。此時，用所述圖像傳感器8測定構成所述基準圖形14的格子的縱線、橫線，由此能測定縱線、橫線的歪曲狀態，根據測定結果能校正測定值。或者，將歪曲的線作為基準進行測定。即使在任意情況下，能通過所述基準圖形14測定對應於倍率的歪曲，從而使得不受光學變形影響的高精度測定成為可能。測定點的測距通過所述光電測距儀2來實施。另外，通過將可見光作為測距光，能在圖像上確認測距位置。所述測距光軸4與所述觀察光軸3平行，並以已知間隔分離，雖沒有準確地測定所述測定點，但所述測定點與所述光電測距儀2的測定位置的偏差很小，因此在實際應用中將用所述光電測距儀2測定的測距結果作為所述測定點的測距距離並無影響。於是，能實現具有變焦功能且測定點的校準變容易的全站儀。此外，在第一實施例中，作為所述光電測距儀2可以安裝市售的手持式光電測距儀，或者也可以採用省略所述光電測距儀2而測定角度的測量儀。接著，當使用所述觀察光學系統I而製作計測用全景圖像時，可以使用所述基準圖形14。在製作計測用全景圖像時，需要以攝影的轉動中心作為中心的拍攝圖像，但是用攝像頭得到的拍攝圖像是透鏡主點中心的圖像，並不是轉動中心的圖像。因此，為算出與轉動中心的關係，需要基於另一個透鏡主點與轉動中心的關係重新構成圖像。如上所述，若採用變焦功能，則透鏡的主點發生變化，從而無法確定透鏡主點與轉動中心的關係。因此，在採用變焦功能的所述觀察光學系統I中無法完成全景圖像的製作。在本實施例中，基準圖形是與變焦功能無關地以轉動中心為中心的圖像，將所述基準圖形作為標尺的圖像成為以轉動中心為中心的圖像，從而使計測用全景圖像的製作變得容易。圖5表示第二實施例的測量儀的基本結構。在第二實施例中，用於進一步提高測距精度。此外，在第二實施例中，省略與第一實施例相同的部分，而僅表不光學系統。第二實施例是設置了測距光軸4的微調機構21的實施例。此外，作為該微調機構21的一個例子,可列舉其由一對楔形稜鏡而構成的機構。在一對楔稜鏡中，能通過使各稜鏡相對轉動來對所述測距光軸4的偏轉進行微調。在經由該微調機構21的所述測距光軸4上設置半透明反射鏡22，直角稜鏡23與該半透明反射鏡22相對置而配置，並且反射鏡24以與該直角稜鏡23相對置的方式設置，以使來自該直角稜鏡23的反射光入射至觀察光學系統I。此外，作為測距光優選採用可見光。從光電測距儀2射出的測距光的一部分被所述半透明反射鏡22所分割，被分割的一部分測距光作為監控用光25入射於所述直角稜鏡23,通過該直角稜鏡23來與入射光平行地反射，在所述直角稜鏡23反射的所述監控用光25進一步通過所述反射鏡24來與所述測距光軸4平行地反射，併入射至所述觀察光學系統I。另外，入射至該觀察光學系統I的所述監控用光25被圖像傳感器8接收。測距光軸監控光學系統26包括所述半透明反射鏡22、所述直角稜鏡23、所述反射鏡24。可以通過所述微調機構21對所述測距光軸4的方向進行微調，由此能夠使得用所述光電測距儀2測定的位置對準在用所述觀察光學系統I測定的位置上。因此，能夠使進行測角的測定點與進行測距的測定點一致，並能進一步提高測定精度。
另外，就所述測距光軸監控光學系統26而言，其反映用所述微調機構21調整的所述測距光軸4的狀態並將所述監控用光25入射至所述觀察光學系統1，因此能夠通過由所述圖像傳感器8接收所述監控用光25，在圖像上算出測距光的照射位置(測定點)。圖6、圖7表示第三實施例。在第三實施例中，作為具有變焦光學系統的觀察光學系統是使用市售的數位相機而構成經緯儀(transit)的光學系統。此外,在圖6、圖7中，與圖1中表不的相同部件賦予相同符號並省略其說明。在三腳架31的上端設置有校平部32，轉動基臺34經由水平轉動軸33以可轉動的方式設置於該校平部32。所述校平部32具有鉛直地校平所述水平轉動軸33的軸心的校平機構(未圖示)。在所述轉動基臺34內部中，容納有水平轉動驅動部(未圖示)，所述轉動基臺34通過該水平轉動驅動部以所述水平轉動軸33為中心而轉動。在所述轉動基臺34垂直地設置有架臺35。在該架臺35設置有在水平方向上延伸的鉛直轉動臺37，該鉛直轉動臺37可通過具有水平軸心的鉛直轉動軸36進行轉動。在所述架臺35容納有鉛直轉動驅動部(未圖示)，所述鉛直轉動臺37通過該鉛直轉動驅動部以所述鉛直轉動軸36為中心在鉛直方向上轉動。在所述鉛直轉動臺37安裝有數位相機38，該數位相機38具備對焦結構。而且該數位相機38具有觀察光軸3，該觀察光軸3通過所述鉛直轉動臺37的轉動來在鉛直方向上轉動。此外，所述觀察光軸3與所述水平轉動軸33的軸心交叉，並且在包含所述水平轉動軸33的軸心的鉛直面內轉動。對所述觀察光軸3設置有基準圖形投影光學系統18。如上所述，該基準圖形投影光學系統18具有反射光軸3a (參照圖1)，該反射光軸3a相對於所述水平轉動軸33的軸心、所述鉛直轉動軸36的軸心具有機械固定的關係，所述水平轉動軸33的轉動量與所述反射光軸3a的水平轉動角一致，所述鉛直轉動軸36的轉動量與所述反射光軸3a的鉛直轉動
角一致。就所述水平轉動軸33和所述鉛直轉動軸36而言，分別設置有水平角度檢測器15、鉛直角度檢測器16，通過所述水平角度檢測器15、所述鉛直角度檢測器16來分別檢測所述水平轉動軸33、所述鉛直轉動軸36的轉動角。所述水平角度檢測器15、所述鉛直角度檢測器16可採用一般的編碼器(encoder)，但在本實施例中採用內裝於所述水平轉動軸33和所述鉛直轉動軸36的角度檢測器。所述水平角度檢測器15與所述鉛直角度檢測器16是相同結構，因此以下參照圖8對所述鉛直角度檢測器16進行說明。在所述鉛直轉動軸36的端部形成有與該鉛直轉動軸36的軸心同心的圓柱狀的軸部空間41，軸端部為空心結構。該軸端部通過軸承42以轉動自如的方式被所述架臺35支撐，在該架臺35形成有與所述軸部空間41同心的軸承部空間43，該軸承部空間43與所述軸部空間41具有相同直徑。在所述軸部空間41和所述軸承部空間43中容納有所述鉛直角度檢測器16的主要結構單元。在所述軸部空間41設置有第一聚光透鏡44，在所述軸承部空間43設置有第二聚光透鏡45。所述第一聚光透鏡44、所述第二聚光透鏡45的倍率分別為一倍，並具有相同的焦點距離。所述第一聚光透鏡44、所述第二聚光透鏡45分別具有光軸46a、46b，該光軸46a與所述鉛直轉動軸36的軸心一致,所述光軸46b與所述軸承部空間43的軸心一致。因此，在所述鉛直轉動軸36未傾斜的狀態下，所述光軸46a與所述光軸46b在同一條直線上一致。此外，為了避免產生像畸變，所述第一聚光透鏡44和所述第二聚光透鏡45優選具有相同特性。在所述軸部空間41的底部設置有角度檢測圖形47，該角度檢測圖形47位於所述第一聚光透鏡44的焦點位置。另外，在所述軸承部空間43設置有軸部圖像傳感器48，該軸部圖像傳感器48位於所述第二聚光透鏡45的焦點位置。在所述軸承部空間43、所述軸部空間41的適當的位置上設置有用於照明所述角度檢測圖形47的發光部。在圖示中，作為一個例子表示了設置於所述軸部空間41的底部、且包圍所述角度檢測圖形47周圍的環狀的發光部49。作為所述軸部圖像傳感器48，使用像素集合體的CXD傳感器或CMOS傳感器等，各像素能以能夠在所述軸部圖像傳感器48上確定其位置的方式構成。另外，來自該軸部圖像傳感器48的受光信號輸入於信號處理部51，該信號處理部51以基於受光信號測定轉動角、所述鉛直轉動軸36的傾斜(傾斜角)的方式構成。圖9表示所述角度檢測圖形47的一個例子。該角度檢測圖形47的基本形狀是圓形，該角度檢測圖形47的中心與所述第一聚光透鏡44的光軸即所述光軸46a —致。所述角度檢測圖形47包括:位於其中心部的校正用圓形圖形53、配設於該圓形圖形53周圍的基準圖形54。所述圓形圖形53是以規定線寬描繪的圓。所述基準圖形54是在徑向延伸的線段55以規定角距配置於全周的結構，並且由所述線段55而形成環狀的軌跡(track)。在該線段55中，多個規定位置的線段55a是粗線。所述線段55內端和外端，其分別位於與所述圓形圖形53同心的圓周上。另外，如圖所示，所述線段55a並沒有設置於將圓周等分分割的位置，檢測所述線段55a的位置，由此能檢測所述基準圖形54的轉動角。下面對上述鉛直角度檢測器16的作用進行說明。所述角度檢測圖形47通過所述第一聚光透鏡44、所述第二聚光透鏡45的作用以I: I的關係投影至所述軸部圖像傳感器48，該軸部圖像傳感器48發送與接收的所述角度檢測圖形47相對應的信號。若所述鉛直轉動軸36轉動，則所述角度檢測圖形47與該鉛直轉動軸36 —體轉動，轉動的角度檢測圖形47的像投影至所述軸部圖像傳感器48。該軸部圖像傳感器48按照每個像素髮送受光信號，因此例如所述線段55a移動，則接收來自該線段55a的光的像素的位置發生變化。因此，基於來自所述軸部圖像傳感器48的信號接收來自所述線段55a的光的像素的位置變化，由此能夠檢測所述鉛直轉動軸36相對於所述架臺35的轉動角。接著，參照圖8(B)對所述鉛直轉動軸36相對於所述架臺35傾斜的情形進行說明。在所述第一聚光透鏡44、所述第二聚光透鏡45的作用下，入射至所述第一聚光透鏡44的光線通過所述第二聚光透鏡45與該光線平行地投影至所述軸部圖像傳感器48。若所述第一聚光透鏡44的所述光軸46a相對於所述第二聚光透鏡45的所述光軸46b傾斜，則投影至所述軸部圖像傳感器48的所述角度檢測圖形47的像，從傾斜了與所述第一聚光透鏡44的所述光軸46a傾斜度相應的角度的方向，投影至所述軸部圖像傳感器48。因此，所投影的像在所述軸部圖像傳感器48上只發生與傾斜度相應量的位移。在此，若將在所述軸部圖像傳感器48上的圖形圖像的位移量設為Λ，將所述第一聚光透鏡44的所述光軸46a的傾斜度設為α，將所述第二聚光透鏡45的焦點設為f，則構成tana = Λ/f。而且，所述圓圖形53的中心表示所述角度檢測圖形47的中心，通過檢測接收來自所述圓形圖形53的光的所述軸部圖像傳感器48的各像素的位置，能算出所述圓形圖形53的中心，通過算出該圓圖形53的中心與所述軸部圖像傳感器48的中心的偏差，能算出所述位移量Λ。因此，能夠基於所述軸部圖像傳感器48的受光結果檢測所述第一聚光透鏡44的所述光軸46a的傾斜度即所述鉛直轉動軸36的傾斜角。能夠以所述軸部圖像傳感器48的像素單位來檢測所述角度檢測圖形47在所述軸部圖像傳感器48上的轉動、或所述角度檢測圖形47的中心位置的位移量，因此可進行高精度的測定。而且，能檢測轉動角和所述鉛直轉動軸36的傾斜度。根據所檢測的傾斜度進行測定值的校正，由此能夠得到消除了所述鉛直轉動軸36的傾斜影響的測定結果。因此，即使在所述鉛直轉動軸36的轉動包含誤差的狀態下，也能進行高精度的角度檢測。因此，即使不要求所述鉛直轉動軸36的部件精度、組合的高精度，也能降低所述鉛直角度檢測器16的製作成本。此外，在上述實施例中，可以在所述鉛直轉動軸36 —側設置所述軸部圖像傳感器48，也可以在所述架臺35側設置所述角度檢測圖形47。圖10、圖11表示第四實施例。在第四實施例中，作為具有變焦光學系統的觀察光學系統是使用市售的數位相機來構成全站儀的光學系統。此外，在圖10、圖11中，對於與圖1和圖5-圖7中表示的部件相同的部件賦予相同附圖標記並省略其說明。在第四實施例中，將光電測距儀2與基準圖形投影光學系統18 —體地設置於在所述鉛直轉動臺37，可以用市售的數位相機進行測角，並能用所述光電測距儀2進行測距且用微調機構21對測距光軸4進行偏轉，使測距的測定點與測角的測定點一致。進而，所述光電測距儀2可以是安裝市售的手持式光電測距儀。此時，通過組合市售的數位相機和市售的手持式所述光電測距儀2，能簡便地構成全站儀。
權利要求
1.一種測量儀，具備:觀察光學系統，其具有用於輸出數字圖像信號的圖像傳感器和變焦光學系統；基準圖形投影光學系統，其將基準圖形以無窮遠的狀態入射至所述觀察光學系統並成像於所述圖像傳感器；轉動機構，其將所述觀察光學系統和所述基準圖形投影光學系統作為一體可在水平、鉛直的兩個方向上轉動；水平角度檢測器、鉛直角度檢測器，其用於檢測該轉動機構在兩個方向上轉動的水平角、鉛直角；以及運算控制部，其中，該運算控制部根據所述水平角度檢測器、所述鉛直角度檢測器的檢測結果和在所述圖像傳感器上的所述基準圖形與所述觀察光學系統的準直點之間的差別來測定該準直點的水平角、鉛直角。
2.權利要求1所述的測量儀，還具備光電測距儀，對測定對象物的測定點進行測距，其中該光電測距儀具有與所述觀察光學系統的光軸平行的測距光軸。
3.權利要求2所述的測量儀，還具備微調機構，該微調機構設置在所述測距光軸上，並對該測距光軸的偏轉進行微調，而且所述測量儀以使測距的測定點與所述觀察光學系統的測定點相一致的方式構成。
4.權利要求1-3中任一項所述的測量儀，其中，所述基準圖形是由垂直相交的線構成的格子，通過測定投影至所述圖像傳感器的所述格子的線間距來運算變焦倍率。
5.權利要求1-4中任一項所述的測量儀，其中，所述基準圖形是由垂直相交的線構成的格子，通過測定投影至所述圖像傳感器的所述格子來運算圖像的畸變，並根據運算結果來校正測定結果。
6.權利要求1-5中任一項所述的測量儀，其中，所述觀察光學系統是市售的數位相機。
全文摘要
本發明的測量儀具備觀察光學系統(1)，具有用於輸出數字圖像信號的圖像傳感器(8)和變焦光學系統(7)；基準圖形投影光學系統(18)，將基準圖形(14)以無窮遠的狀態入射至所述觀察光學系統並成像於所述圖像傳感器；轉動機構(5)，將所述觀察光學系統和所述基準圖形投影光學系統作為一體可在水平、鉛直的兩個方向上轉動；水平角度檢測器(15)、鉛直角度檢測器(16)，用於檢測該轉動機構在兩個方向上轉動的水平角、鉛直角；以及運算控制部(9)，該運算控制部根據所述水平角度檢測器、所述鉛直角度檢測器的檢測結果和在所述圖像傳感器上的所述基準圖形與所述觀察光學系統的準直點之間的差別來測定該準直點的水平角、鉛直角。
文檔編號G01C15/00GK103162674SQ20121055502
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者熊谷薰, 大佛一毅, 穴井哲治, 大友文夫 申請人:株式會社拓普康