JPH0777424A - 光学式測量機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単独で測量作業が可能な光学式測量機を提供
する。 【構成】 光学式測量機はトランシット本体１と位置指
示体（ポール）１００とを備えている。トランシット本
体１は所望の設定方位を指向して投光を放射する発光ダ
イオード８を備えている。一方位置指示体１００は該投
光の少なくとも一部を反射して戻り光を逆進させる反射
プリズム１０４を備えている。かかる構成においてトラ
ンシット本体１はさらに変位センサ４と制御装置１０を
有している。変位センサ４は戻り光を受光して設定方位
を基準とした位置指示体１００の変位角を検出する。制
御装置１０は発光ダイオード８を制御して投光をデータ
変調し変位角を含む変位情報を送信する。一方位置指示
体１００は表示器１０１、回路ユニット１０２、フォト
ダイオード１０３を備えている。フォトダイオード１０
３はデータ変調された投光を受光する。回路ユニット１
０２は受光結果に基き変位情報を復調する。表示器１０
２は復調された変位情報を再生表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として土木現場や建
築現場で使用される光学式測量機に関する。特に単独で
測量作業が可能な光学式測量機に関する。又、変位角を
測量するトランシットと距離を測定する測距儀を組み合
わせたトータルステーション型の光学式測量機に関す
る。さらに、遠隔多点測量が可能な光学式測量機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のトランシットで代表される光学式
測量機では、特定位置を割り出す為、一方の作業者がト
ランシット本体を覗きながら位置指示器（ポール）を持
つ他方の作業者に移動や停止等の指示を出して該特定位
置を探し当てていた。しかしながらこの方法は多大の作
業時間を要し効率が悪い上、少なくとも２名の作業者が
必要であるという欠点があった。この欠点に対処する
為、単独で測量作業が可能な光学式測量機が開発されて
おり、例えば特開昭５２−１４５０６３号公報に開示さ
れている。これによれば、光学トランシットの視野像を
ビデオカメラで撮像しテレビジョン信号に変換して目視
地点に向け送信する。目視地点にはテレビジョン信号を
受信してトランシットの視野像を再生表示するモニタが
配置されている。単独の作業者はこのモニタ上に映し出
されたトランシットの視野像を見ながらポールの位置を
決定し打ち込み作業を行なう。

【０００３】又、測量機には上述した変位角測定用のト
ランシットの他に、目標地点までの距離を直接測定する
測距儀がある。トランシットと測距儀を組み合わせる事
により総合的な測量が可能になり三次元変位情報が得ら
れる。そこで、従来からトランシットと測距儀を共通の
台上に搭載した所謂トータルステーションが開発されて
いる。

【０００４】さらに、単一の目標地点に関して変位情報
を測定する光学式測量機の他に、従来から多数の目標地
点を同時測量する多点型の光学式測量機が知られてお
り、例えば特開平３−３１７１５号公報に開示されてい
る。この従来例ではレーザビームを照射する本体部と個
々に反射手段を備えた複数の位置指示器とを利用してい
る。各位置指示器に設けられた反射手段から逆進したレ
ーザ光を本体部のＣＣＤカメラで撮像する。この撮像を
画像処理して個々の位置指示器の変位情報を求めるもの
である。この様な多点式測量機は地滑りや、掘削、盛土
工事に伴なう斜面の挙動監視に利用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の単独操
作方式ではビデオカメラとテレビジョンモニタを使用し
ているので測量機の価格が高くなってしまうという課題
がある。又、上述した従来のトータルステーションでは
単にトランシットと測距儀を物理的に組み合わせただけ
であり、両者に含まれる光学部品や電子部品が重複し価
格的に難点があるという課題がある。さらに、上述した
従来の多点式測量機ではレーザビームを走査して個々の
ターゲット毎に反射光を撮像して測定を行なっていた。
レーザビームの走査に時間を要するとともに、逐次的な
変位測定を行なう為多大な時間を要するという課題があ
る。

【０００６】上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明
は単独操作可能な光学式測量機を安価に提供する事を第
１の目的とする。又、本発明はトランシットと測距儀の
部品共用化を可能な限り図った三次元変位情報の測定可
能な光学式測定機を提供する事を第２の目的とする。さ
らに本発明は、高速で多点位置の測量が可能な光学式測
量機を提供する事を第３の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的を達
成する為以下の手段を講じた。即ち、本発明にかかる第
１の光学式測量機は基本的な構成要素としてトランシッ
ト固定体と位置指示体とを備えている。トランシット固
定体は所定の設定方位を指向して投光を放射する発光手
段を備えている。一方位置指示体は該投光の少なくとも
一部を反射して戻り光を逆進させる反射手段を備えてい
る。本発明の特徴事項として、前記トランシット固定体
は検出手段とデータ変調手段を有している。前記検出手
段は該戻り光を受光して該設定方位を基準とした該位置
指示体の変位角を検出する。又前記データ変調手段は該
発光手段を制御して該投光をデータ変調し該変位角を含
む変位情報を送信する。一方、前記位置指示体はデータ
復調手段と表示手段とを有している。前記データ復調手
段は該データ変調された投光を受光して該変位情報を復
調する。又前記表示手段は該復調された変位情報を表示
する。

【０００８】上述した本発明の第２の目的を達成する為
に以下の手段を講じた。即ち本発明にかかる第２の光学
式測量機は基本的な構成要素として固定体と位置指示体
とを有している。固定体は所望の設定方位を指向して投
光を放射する発光手段を備えている一方、位置指示体は
該投光の少なくとも一部を反射して戻り光を逆進させる
反射手段を備えている。本発明の特徴事項として、前記
固定体は検出手段と時間変調手段と距離演算手段と出力
部とを有している。前記検出手段は該戻り光を受光して
該設定方位を基準とした該位置指示体の変位角を検出す
る。又、前記時間変調手段は該発光手段を制御して該投
光を時間変調する。さらに前記距離演算手段は該検出手
段と該時間変調手段の両者に接続しており放射された投
光及び受光された戻り光の各々に含まれる時間変調成分
を互いに比較して時差を求め該位置指示体の距離を演算
する。加えて、前記出力部は該変位角及び距離を含む三
次元変位情報を外部に出力する。

【０００９】上述した本発明の第３の目的を達成する為
に以下の手段を講じた。即ち、本発明にかかる第３の光
学式測量機は基本的な構成要素としてトランシット固定
体と複数の位置指示体とを有している。前記トランシッ
ト固定体は所望の監視領域をカバーする設定方位に向け
られている。一方複数の位置指示体は該監視領域内で離
散的に配置されており各々発光手段を備えている。本発
明の特徴事項として、各位置指示体は自己の識別の為個
別に変調された発光を放射する発光手段を備えている。
一方、前記トランシット固定体は検出手段と解析演算手
段と出力手段とを備えている。前記検出手段は各位置指
示体から放射された発光を同時に受光して検出信号を出
力する。又、前記解析演算手段は該検出信号に含まれる
個別変調成分を解析して個々の位置指示体毎に該設定方
位を基準とした変位角を抽出する。さらに前記出力部は
全位置指示体の変位角を含む多点変位情報を外部に出力
する様にしている。

【００１０】

【作用】第１の光学式測量機においては、トランシット
固定体と位置指示体との間で往復する投光及び戻り光を
利用して変位角を検出している。この変位角を含む変位
情報は投光を伝送媒体として位置指示体側に送信され
る。位置指示体には小型液晶ディスプレイ等の表示手段
が組み込まれており、変位情報を受信してそのまま再生
する。従って、単独の作業者は再生表示された変位情報
を見ながら手に持った位置指示体を特定位置に運ぶ事が
できる。即ち、表示手段のディスプレイ画面上には設定
方位を基準とした変位角が表示されている為、この変位
角が零になる様に位置指示体を移動させれば良い。この
様に測量に必要な投光を伝送媒体として利用する事によ
り光学式測量機の構成を簡略化できる。

【００１１】第２の光学式測量機においても固定体と位
置指示体との間で投光及び戻り光を往復させ測量を行な
っている。ここでは変位角に加えて距離も同時に測定し
ており三次元変位情報を得る事ができる。その際、トラ
ンシット機能及び測距儀機能の両者を実現する為、共通
の発光手段及び検出手段を利用している。特に、投光を
時間変調するとともに戻り光と比較する事により、変位
角情報のみならず距離情報も同時に測定可能とする。

【００１２】第３の光学式測量機においては複数の位置
指示体の各々に発光手段を設けている。個々の発光手段
は自己の識別の為個別に変調されている。一方トランシ
ット固定体側は全ての位置指示体から放射された発光を
同時に受光する。この受光出力に含まれる個別変調成分
を電気的に解析して個々の位置指示体毎に変位角を抽出
する。従来と異なりレーザビームの走査は必要でなく同
時的に多点変位情報を得る事が可能である。

【００１３】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかる光学式測量機の
一実施例を示す模式図である。図示する様に本光学式測
量機はトランシット本体１からなる固定体と、ポール１
００からなる位置指示体とで構成されている。トランシ
ット本体１は仰角エンコーダ２、水平角エンコーダ３、
変位センサ４、集光レンズ５、接眼レンズ６、ビームス
プリッタ７、発光ダイオード８、投光レンズ９、制御装
置１０、コンピュータインターフェースコネクタ１１等
を含んでいる。発光ダイオード８及び投光レンズ９は上
側の鏡筒１２に組み込まれており、発光手段を構成す
る。即ちこの発光手段は所定の設定方位を指向して投光
を放射する。又、集光レンズ５、接眼レンズ６、ビーム
スプリッタ７、変位センサ４は下側の鏡筒１３に組み込
まれている。ポール１００から反射した戻り光は集光レ
ンズ５により集光された後、ビームスプリッタ７により
分離され変位センサ４により受光される。この変位セン
サ４は検出手段を構成しており、設定方位を基準とした
ポール１００の変位角を検出する。又接眼レンズ６はト
ランシット本体１を所望の設定方位に指向させる為の照
準機を構成している。以上に説明した上側鏡筒１２及び
下側鏡筒１３は互いに重ねられた状態で水平軸１４を中
心として垂直方向（Ｙ方向）に回動可能である。その回
動角（即ち仰角）は仰角エンコーダ２により検出され
る。さらに、上側鏡筒１２及び下側鏡筒１３の一体構造
は水平方向（Ｘ方向）に回動可能なターンテーブル１５
の上に載置されている。その水平方向回転角は水平角エ
ンコーダ３により検出される。このターンテーブル１５
は三脚１６の上に水平配置されている。さらに制御装置
１０は該発光ダイオード８を制御して投光をデータ変調
し該変位角を含む変位情報を送信するデータ変調手段等
を備えている。

【００１４】一方位置指示体を構成するポール１００は
表示器１０１、回路ユニット１０２、フォトダイオード
１０３、反射プリズム（コーナキューブ）１０４、コン
ピュータインターフェースコネクタ１０５、黒色ビロー
ド部材１０６等から構成されている。反射プリズム１０
４は反射手段を構成しており、トランシット本体１から
放射された投光の少なくとも一部を反射して戻り光を逆
進させる。又フォトダイオード１０３及び回路ユニット
１０２はデータ復調手段を構成しており、データ変調さ
れた投光を受光して変位情報を復調する。さらに表示器
１０１は例えば小型液晶ディスプレイ等からなり表示手
段を構成している。この表示器１０１は該復調された変
位情報を再生表示するものである。加えて黒色ビロード
部材１０６は無反射手段を構成しており、反射プリズム
１０４の周囲に配設されている。黒色ビロード部材１０
６を設ける事により、太陽光の下でも背景反射光の影響
を最少限にとどめる事が可能になり、位置指示体の認識
率と変位検出精度を高める事が可能になる。

【００１５】本光学式測量機は上述した変位角測定に加
えてポール１００の距離も測定できる。即ち、トランシ
ット本体１側の制御装置１０には時間変調手段と距離演
算手段が含まれている。時間変調手段は発光ダイオード
８を制御して投光を時間変調する。又距離演算手段は変
位センサ４を含む検出手段と該時間変調手段の両者に接
続しており、放射された投光及び受光された戻り光の各
々に含まれる時間変調成分を互いに比較して時差を求
め、該ポール１００の距離を演算する。この様にして得
られた変位角及び距離を含む三次元変位情報は外部に出
力される。本例では前述した様にこの三次元変位情報は
投光を伝送媒体としてポール１００側に送信され、表示
器１０１に再生表示される。従って、ポール１００を手
に持った単独の作業者は表示器１０１に映し出される距
離データや変位角データを見ながら、ポール１００を特
定位置に移動させる事が可能である。なお本例では光ビ
ーム式トランシット本体１を利用して変位角測量機能に
加え、距離測量機能を付加しているが本発明はこれに限
られるものではない。例えば、光波測距儀本体を固定体
として利用し、距離測量機能に加え変位角測量機能を付
加する様にしても良い。

【００１６】次に、図２を参照して、図１に示した光学
式測量機の回路構成を詳細に説明する。図示する様に、
制御装置１０は発光ダイオード８に接続される駆動アン
プ２１、多重化回路２２、基準発振器２３を含んでい
る。又変位センサ４に接続される変位演算器２４と加算
器２５を備えている。加算器２５と基準発振器２３の間
には位相比較距離演算器２６が接続されている。なお本
例では変位センサ４は二次元の非分割位置検出素子（Ｐ
ＳＤ）から構成されている。さらに水平角エンコーダ３
には加算器２７が接続されており、仰角エンコーダ２に
は他の加算器２８が接続されている。変位演算器２４及
び一対の加算器２７，２８には選択回路２９が接続され
ている。最後に位相比較距離演算器２６と選択回路２９
にはデータ変調回路３０が接続している。

【００１７】上述した変位センサ４、変位演算器２４、
加算器２５が全体として検出手段を構成している。即ち
変位センサ４は戻り光を受光して、その受光位置に応じ
た電気信号を出力する。変位演算器２４はこの電気信号
を演算処理して、設定方位を基準としたポール１００の
変位角を演算する。従ってこの段階では演算された変位
角は設定方位を基準とした相対値である。加算器２７に
よりＸ方向変位角データと水平角エンコーダ３から入力
される水平角データを加算する事によりＸ方向の絶対変
位角を求める事ができる。同様に、加算器２８によりＹ
方向変位角データと仰角エンコーダ２から入力される仰
角データを加算する事によりＹ方向に関する絶対変位角
を求める事ができる。選択回路２９はＸ方向及びＹ方向
の何れについても、相対変位角及び絶対変位角の何れか
を選択する。選択された変位角データはデータ変調回路
３０によりデータ変調（例えばＰＣＭ）され、外部送信
に適した信号形態に変換される。この信号は例えばコン
ピュータインターフェースコネクタ１１を介してコンピ
ュータに送信される。

【００１８】基準発振器２３は前述した時間変調手段を
構成しており駆動アンプ２１を介して発光ダイオード８
を制御しその投光を時間変調する。この時間変調は例え
ば固定周波数による正弦波変調である。なお、これに代
えてパルス変調でも良い。位相比較距離演算器２６は距
離演算手段を構成しており、検出手段の一部を構成する
加算器２５と基準発振器２３の両者に接続している。こ
の位相比較距離演算器２６は放射された投光及び受光さ
れた戻り光の各々に含まれる時間変調成分を互いに比較
して時差を求め前記ポールの距離を演算する。この為、
加算器２５は変位センサ４の全受光量に応じた信号を位
相比較距離演算器２６に送る様にしている。従って、加
算器２５の出力から変位情報は除去されている。位相比
較距離演算器２６から出力された距離データは前述した
変位角データとともにデータ変調回路３０に送られ、デ
ータ通信に適した信号形態に変換される。従ってこのデ
ータ変調回路３０は出力部を構成しており、該変位角デ
ータ及び距離データを含む三次元変位情報を外部に出力
する。

【００１９】本例ではデータ変調回路３０と駆動アンプ
２１の間に多重化回路２２が介在している。この多重化
回路２２は多重化手段を構成しており、基準発振器２３
から供給される時間変調成分と該データ変調回路３０か
ら供給されるデータ変調成分をシリアルに多重化し、駆
動アンプ２１を介して発光ダイオード８に供給してい
る。従って、発光ダイオード８は時分割的に距離測定用
の時間変調された投光と通信用にデータ変調された投光
を交互に放射する。一方位置指示体（図示せず）は前述
した様にフォトダイオード１０３及びこれに接続された
データ復調手段を備えており、データ変調された投光を
受光して三次元変位情報を復調する。又液晶ディスプレ
イ等からなる表示器を備えており該復調された三次元変
位情報を再生表示する。一方、時間変調された投光は反
射プリズム１０４により逆進反射され戻り光となってト
ランシット本体により受光される。

【００２０】図３は、図１及び図２に示した光学式測量
機に組み込まれる変位センサ４の動作説明に供する模式
図である。本例では変位センサ４は二次元の非分割位置
検出素子（ＰＳＤ）から構成されている。この変位セン
サ４は中央の受光領域４１と、Ｘ方向（水平方向）に離
間した一対の電極Ｘａ，Ｘｂと、Ｙ方向（垂直方向）に
沿って離間した一対の電極Ｙａ，Ｙｂを備えている。例
えば戻り光の受光スポット４２が原点Ｏから変位してい
る時、そのＸ方向変位量に応じて一対の電極Ｘａ，Ｘｂ
は差動信号を出力する。この差動信号を演算処理する事
により受光スポット４２のＸ座標を求める事ができる。
同様に、受光スポット４２のＹ方向変位量に応じて、一
対の電極Ｙａ，Ｙｂは差動信号を出力する。この差動信
号を演算処理する事により受光スポット４２のＹ方向座
標を求める事ができる。なお、位置指示体側に組み込ま
れた表示器は、例えば受光スポット４２とヘアークロス
ライン４３をそのまま再生表示する事により、Ｘ及びＹ
方向変位を直ちに認識する事が可能になる。なおヘアー
クロスライン４３は理解を容易にする為図示したもので
あり、実際にはトランシット本体の接眼レンズを含む下
側鏡筒１３に組み込まれている。以上によりＸ及びＹ方
向に関する二次元変位情報が得られる。加えてＺ方向
（紙面に垂直な方向）についてはポールに対する距離を
測定する事により求められる。従って、本例ではポール
の三次元位置情報を総合的に求める事が可能である。な
お、距離情報を求める為、４個の電極Ｘａ，Ｘｂ，Ｙ
ａ，Ｙｂから出力された信号は加算器２５により全加算
され位相比較距離演算器２６に送られる。変位センサ４
としてＰＳＤを採用する事により、簡単に高分解能で変
位量を読み取る事ができる。特にＰＳＤは高速応答性に
優れているので、投光と戻り光の時差を求める必要のあ
る距離測定に好適である。

【００２１】図４は変位センサ４として多分割位置検出
素子を利用した例を示す模式図である。一般に多分割位
置検出素子はＰＳＤ等の非分割検出素子に比べ価格が安
く、性能対コスト比の選択の幅が広がる。図示の例では
４分割フォトダイオードを採用している。即ち、受光領
域Ａ，Ｂの受光量と他の受光領域Ｃ，Ｄの受光量との差
分をとる事により、Ｙ方向変位量が求められる。同様
に、受光領域Ａ，Ｃの受光量と他の受光領域Ｂ，Ｄの受
光量との間で差分をとる事によりＸ方向変位量を知る事
ができる。多分割位置検出装置としては、４分割ダイオ
ードの他に、２分割ダイオード、フォトダイオードアレ
イ、ＭＯＳデバイス、ＣＣＤ等を用いる事が可能であ
る。

【００２２】次に図５を参照して距離測定動作を詳細に
説明する。前述した様に発光ダイオード（ＬＥＤ）８は
時間変調された投光Ｆを放射する。本例ではこの投光Ｆ
は所定の変調周波数ｆ（変調波長λ）で振幅変調された
正弦波形を有する。但し本発明はこれに限られるもので
はなく振幅変調に代えパルス変調を行なっても良い。投
光Ｆは位置指示体側の反射プリズム（コーナキューブ）
１０４で逆進反射され戻り光Ｒとなって、トランシット
本体側の変位センサ（例えばアバランシェフォトダイオ
ード）４により受光される。投光Ｆと戻り光Ｒの時差
（本例では位相差）を検出し、この位相差により距離が
求められる。光の速度をｃとするとλ＝ｃ／ｆである。
測定距離Ｄはコーナキューブまでの往復光路となる為、
図５から、２Ｄ＝ｎ・λ＋λ・（θ／２π）と表わす事
ができる。但しθは位相差である。上式においてｎ＝０
の場合、位相差θより距離Ｄを求める事ができる。即
ち、Ｄ＝（λ／２）×（θ／２π）で示される様に、λ
／２までの距離範囲が測定可能である。従って、長波長
を使用する程測定範囲が拡大する。一方位相差の分解能
は１／１００００程度であり、長波長を用いる程測定精
度が悪くなる事になる。

【００２３】図６は本発明にかかる光学式測量機の他の
実施例を示す模式図である。本光学式測量機はトランシ
ット固定体１と複数の指示体２００とから構成されてお
り、多点測定用である。トランシット本体１は所望の監
視領域４００をカバーする設定方位に向けられている。
一方複数の指示体２００は該監視領域４００内で離散的
に配置されており、各々発光手段を備えている。

【００２４】トランシット本体１は基本的に図１に示し
た構造と類似しており、対応する部分には対応する参照
番号を付して理解を容易にしている。但し、図１の構造
と異なる点は、発光ダイオード及び投光レンズを備えた
上側鏡筒が省かれており、受光用の下側鏡筒１３のみを
含んでいる事である。これは、位置指示体２００側が反
射手段の代わりに発光手段を備えている事に対応してい
る。なお各位置指示体２００は自己の識別の為個別に変
調された発光を放射する発光手段を備えている。本実施
例では、トランシット本体１は変位センサ４を含む検出
手段を備えており、各位置指示体２００から放射された
発光を同時に受光して検出信号を出力する。この変位セ
ンサ４には制御装置１０が接続されており、解析演算手
段と出力部とを含んでいる。解析演算手段は該検出信号
に含まれる個別変調成分を解析して個々の位置指示体２
００毎に設定方位を基準とした変位角を抽出する。又、
出力部は全位置指示体２００の変位角を含む多点変位情
報を外部に出力する。例えばこの多点変位情報はアンテ
ナ５１を介して送信される。

【００２５】図７は位置指示体２００の具体的な構成例
を示す模式図である。図示する様に位置指示体２００は
固定部２０１、発光ダイオード２０２、発振器２０３、
二次電池２０４、太陽電池２０５、黒色ビロード部材２
０６を含んでいる。固定部２０１は監視領域４００を構
成する一表面に位置指示体を固定する為に用いられる。
発光ダイオード２０２は前述した発光手段を構成してお
り、自己の識別の為個別に変調された発光を放射する。
本例では発光ダイオード２０２は特定の発振周波数に調
整された発振器２０３により駆動され、個別に周波数変
調されている。なお本発明はこれに限られるものではな
く、周波数変調に代え位相変調、振幅変調等を採用して
も良い。発振器２０３は二次電池２０４から電源供給を
受ける。さらに太陽電池２０５を備えており、二次電池
２０４を充電する事により電池交換の手間を省く事が可
能である。加えて中央の発光ダイオード２０２を囲む様
に黒色ビロード部材２０６からなる無反射手段が設けら
れており、太陽光の下でも背景反射光の影響を最小限に
とどめ、位置指示体の個別認識率と変位検出精度を高め
る事ができる。

【００２６】図８は、図６に示した多点光学式測量機に
組み合わせて用いられる携帯用の表示器３００を表わし
ている。この表示器３００はトランシット本体部から送
信される多点変位情報を受信するアンテナ３０１と、受
信内容を再生表示する液晶ディスプレイ３０２とから構
成されている。初期において監視領域４００に対し複数
の位置指示体を離散的に配置する際、この表示器３００
を携帯してディスプレイを確認しながら適切な場所に各
位置指示体を埋め込み設置する事ができる。

【００２７】次に図９を参照して図６に示した光学式測
量機の回路構成を詳細に説明する。本例では変位センサ
４は非分割検出素子（ＰＳＤ）から構成されている。Ｐ
ＳＤは高速応答性に優れており、応答周波数帯域が数百
Hz〜数kHz 程度に及ぶ。従って、個々の位置指示器に割
り当てられる変調周波数を広範囲に渡って設定する事が
可能になり、多点測定に好適である。しかしながら本発
明はこれに限られるものではなく、変位センサ４として
ＰＳＤ等の非分割位置検出素子に代え、多分割検出素子
を用いても構わない。図示する様に、制御装置１０は４
個のＡ／Ｄコンバータと、マイクロコンピュータ５２
と、変調器５３と、送信器５４とを備えている。前述し
た様に、変位センサ４は検出手段を構成しており、各位
置指示体から放射された発光を同時に受光して検出信号
を出力する。この検出信号は夫々Ａ／Ｄコンバータを介
してマイクロコンピュータ５２に供給される。このマイ
クロコンピュータ５２が解析演算手段を構成しており、
該検出信号に含まれる個別変調成分を解析して個々の位
置指示体毎に設定方位を基準とした変位角を抽出する。
さらに変調器５３及び送信器５４が出力部を構成してお
り、全位置指示体の変位角を含む多点変位情報を外部に
出力する。本例ではコンピュータインターフェースコネ
クタ１１を介してホストコンピュータに送信されるとと
もに、アンテナ５１を介して図８に示した携帯用表示器
３００に無線送信される。

【００２８】マイクロコンピュータ５２は高速フーリエ
変換（ＦＦＴ）手段を備えており、該検出信号に含まれ
る個別周波数変調成分を解析する。具体的には、ＦＦＴ
によるフィルタバンク処理、ピーク検出処理、変位演算
処理を順次行なうものである。

【００２９】次に図１０を参照して、マイクロコンピュ
ータ５２の解析演算処理を詳細に説明する。図１０は変
位センサ４の各電極Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂから出力さ
れた検出信号のＦＦＴによるフィルタバンク処理結果を
表わしている。各グラフにおいて、縦軸は受光強度を表
わし、横軸は個々の位置指示体に割り当てられた変調周
波数を表わしている。この様に、ＦＦＴによるフィルタ
バンク処理を行なうと、各変調周波数毎のスペクトラム
が得られ、個々の位置指示体を容易に識別する事が可能
になる。この後、ピーク検出処理を行なう。例えば、変
調周波数ｆ１が割り当てられた位置指示体に関し、該当
するピークの数値を読み取る。これは、４個の電極Ｘ
ａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂについて夫々求められる。最後
に、求められた４個のピーク情報を演算処理して該当す
る位置指示体の二次元変位量を算出できる。この様に、
本例では多数の位置指示体から放射される発光を同時受
光し電気的に解析し個々の変位情報を求める様にしてい
るので、操作は極めて簡便であり、且つ短時間で実行で
きる。

【００３０】最後に図１１は、図７に示した位置指示体
の変形例を表わしている。本例ではポール構造の位置指
示体２００が用いられている。ポールの先端には発光ダ
イオード２０２が十文字状に配列されている。この発光
ダイオード２０２の周囲は黒色ビロード部材２０６によ
り覆われている。さらに発光ダイオード２０２の上部に
は受信用のアンテナ３０１が取り付けられている。加え
て、ポールの側部にはモニタ用の液晶ディスプレイ３０
２が取り付けられている。本例は、例えばトランシット
本体側の変位センサとしてＣＣＤ等の撮像素子を用いた
場合に効果的である。即ち、ＣＣＤは十文字状に配列し
た発光ダイオード２０２のアレイをそのまま撮像する。
この撮像を画像処理する事により、十文字の中心点を容
易に認識できる。従って、変位検出精度を高める事が可
能である。なお、ポールの側面には高さメモリが刻まれ
ており、使用に便利な様になっている。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の第１側面に
よれば、位置指示体を手に持つ単独作業者は、位置指示
体に組み込まれた表示器を見る事によりトランシット本
体部の視野の中心から位置指示体がどれだけ変位してい
るかを瞬時に確認できる。従って、基準点からの変位量
が零になる様に位置指示体を移動する事により、容易に
指定された位置を探し出す事が可能になるという効果が
ある。しかも、反射手段を備えた位置指示体に向けて放
射される投光を変位情報の伝送媒体として兼用する事に
より、特別な無線装置等を要する事なく情報転送が可能
となり、多大な経済的効果を奏する。本発明の第２側面
によれば、光速を利用した測距機能を変位角測定機能に
組み合わせる事によって、直線上の位置の割り出し作業
を極めて容易化できるという効果がある。加えて、例え
ば従来の光波測距儀の受光素子を位置検出型に置き換え
る事により、測距機能と変位角測定機能を同時に実現で
きるという効果がある。本発明の第３側面によれば、複
数の位置指示体に設けられた発光手段を各々異なる信号
で変調する事により、多点測定が極めて簡便に行なえ
る。例えば地滑り等の挙動監視を行なう際の位置指示体
の設置が容易となり、且つ挙動監視そのものも容易にな
るという効果がある。特に、各発光手段間で同期をとる
必要がなく、又ＦＦＴ処理を使って周波数分解能を高め
位置指示体の個数を飛躍的に増やす事が可能になるとい
う効果がある。その他の側面として、位置指示体に設け
られた反射手段又は発光手段の周囲に、黒色ビロード面
を持つ羅紗紙等の無反射手段を設ける事により、太陽光
の下でも背景反射光の影響を最小限にとどめ、位置指示
体の認識率と変位検出精度を高める事ができるという効
果がある。又、発光手段を備えた位置指示体の場合同時
に太陽電池を配設する事により長時間挙動監視等を行な
う場合等電池交換の手間を省く事ができるという効果が
ある。さらに、変位センサとしてＰＳＤ等を使う事によ
り、簡単に高い高分解能を得る事が可能である。特にＰ
ＳＤは高速応答性が良いので、光波測距儀の受光素子の
置換を容易にする。又、位置指示体が発光手段を含む場
合、その変調周波数を広範囲に選ぶ事が可能になるとい
う効果がある。あるいは、変位センサとして多分割位置
検出素子を使う事により、性能対コスト比の選択の幅が
広がるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光学式測量機の一実施例を示す
模式図である。

【図２】図１に示した光学式測量機の回路構成を示すブ
ロック図である。

【図３】図１に示した光学式測量機に組み込まれる変位
センサの一例を示す模式図である。

【図４】同じく変位センサの他の例を示す模式図であ
る。

【図５】図１に示した光学式測量機の距離測定動作説明
図である。

【図６】本発明にかかる光学式測量機の他の実施例を示
す模式図である。

【図７】図６に示した光学式測量機に用いられる位置指
示体の一例を示す斜視図である。

【図８】同じく図６に示した光学式測量機に用いられる
携帯用表示器の一例を示す斜視図である。

【図９】図６に示した光学式測量機の回路構成を示すブ
ロック図である。

【図１０】図９に示した回路の動作説明図である。

【図１１】図７に示した位置指示体の変形例を示す斜視
図である。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所望の設定方位を指向して投光を放射す
   る発光手段を備えたトランシット固定体と、該投光の少
   なくとも一部を反射して戻り光を逆進させる反射手段を
   備えた位置指示体とからなる光学式測量機であって、 前記トランシット固定体は該戻り光を受光して該設定方
   位を基準とした該位置指示体の変位角を検出する検出手
   段と、該発光手段を制御して該投光をデータ変調し該変
   位角を含む変位情報を送信するデータ変調手段とを有し
   ており、 前記位置指示体は該データ変調された投光を受光して該
   変位情報を復調するデータ復調手段と、該復調された変
   位情報を表示する表示手段とを有する事を特徴とする光
   学式測量機。
2. 【請求項２】 所望の設定方位を指向して投光を放射す
   る発光手段を備えた固定体と、該投光の少なくとも一部
   を反射して戻り光を逆進させる反射手段を備えた位置指
   示体とからなる光学式測量機であって、 前記固定体は該戻り光を受光して該設定方位を基準とし
   た該位置指示体の変位角を検出する検出手段と、該発光
   手段を制御して該投光を時間変調する時間変調手段と、
   該検出手段と該時間変調手段の両者に接続し放射された
   投光及び受光された戻り光の各々に含まれる時間変調成
   分を互いに比較して時差を求め該位置指示体の距離を演
   算する距離演算手段と、該変位角及び距離を含む三次元
   変位情報を外部に出力する出力部とを有する事を特徴と
   する光学式測量機。
3. 【請求項３】 前記固定体は光ビームトランシット本体
   からなる事を特徴とする請求項２記載の光学式測量機。
4. 【請求項４】 前記固定体は光波測距儀本体からなる事
   を特徴とする請求項２記載の光学式測量機。
5. 【請求項５】 前記出力部は該発光手段を制御して該投
   光をデータ変調し該三次元変位情報を送信するデータ変
   調手段と、該データ変調及び前記時間変調をシリアルに
   多重化する多重化手段とを含んでおり、 前記位置指示体は該データ変調された投光を受光して該
   三次元変位情報を復調するデータ復調手段と、該復調さ
   れた三次元変位情報を表示する表示手段とを含む事を特
   徴とする請求項２記載の光学式測量機。
6. 【請求項６】 所望の監視領域をカバーする設定方位に
   向けられたトランシット固定体と、該監視領域内で離散
   的に配置されており、各々発光手段を備えた複数の位置
   指示体とからなる光学式測量機であって、 各位置指示体は自己の識別の為個別に変調された発光を
   放射する発光手段を備えており、 前記トランシット固定体は各位置指示体から放射された
   発光を同時に受光して検出信号を出力する検出手段と、
   該検出信号に含まれる個別変調成分を解析して個々の位
   置指示体毎に該設定方位を基準とした変位角を抽出する
   解析演算手段と、全位置指示体の変位角を含む多点変位
   情報を外部に出力する出力部とを備えている事を特徴と
   する光学式測量機。
7. 【請求項７】 各位置指示体は個別に周波数変調された
   発光を放射する発光手段を備えており、 前記解析演算手段は該検出信号に含まれる個別周波数変
   調成分を解析する高速フーリエ変換手段を備えている事
   を特徴とする請求項６記載の光学式測量機。
8. 【請求項８】 各位置指示体は発光手段の電源用に太陽
   電池を備えている事を特徴とする請求項６記載の光学式
   測量機。
9. 【請求項９】 請求項１，２又は６において、前記位置
   指示体はその反射手段又は発光手段の周囲に無反射手段
   を有する事を特徴とする光学式測量機。
10. 【請求項１０】 請求項１，２又は６において、前記検
    出手段は非分割位置検出素子を含む事を特徴とする光学
    式測量機。
11. 【請求項１１】 請求項１，２又は６において、前記検
    出手段は多分割位置検出素子を含む事を特徴とする光学
    式測量機。