JPH11295067A

JPH11295067A - 測量機

Info

Publication number: JPH11295067A
Application number: JP10099688A
Authority: JP
Inventors: Masami Shirai; 雅実白井
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 1999-10-29
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: US6194694B1; DE19916048B4; JP3445491B2; DE19916048A1

Abstract

(57)【要約】【課題】望遠鏡に組み込まれたオートフォーカス機構が
反射プリズムに写った測距儀の像に望遠鏡のピントを合
わせてしまった時にも、容易に、望遠鏡のピントの位置
を反射プリズムに合わせることができる測量機を、提供
する。【解決手段】オートフォーカス制御部１７の合焦レンズ
位置検出部１７４は、エンコーダ検出装置１８からのエ
ンコーダ情報に基づいて合焦レンズ１１３の現在位置ｐ
１を認識する。物体距離算出部１７５は、ハーフスイッ
チ１７２が押下されると、合焦レンズ位置検出部１７４
が認識した合焦レンズ１１３の現在位置ｐ１に基づい
て、ピントが合う物体距離Ｌを算出する。レンズ位置算
出部１７６は、合焦レンズ位置検出部１７４が算出した
物体距離Ｌの半分の物体距離を算出して、その物体距離
に対応した合焦レンズ１１３の位置ｐ２を算出する。合
焦レンズ第２駆動量算出部１７７は、レンズ位置算出部
１７６が算出した位置ｐ２まで合焦レンズ１１３を移動
させることを、合焦レンズ駆動ユニット１５に対して指
示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、オートフォーカス
機構を有する望遠鏡を組み込んだ測量機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、２点間の距離を測量する測量機
として、光波測距儀などの測距儀が用いられている。ま
た、電子セオドライトのような測角器と一体に組み合わ
されたトータルステーションも広く使用されている。

【０００３】従来の光波測距儀による測量方法の原理を
以下に示す。まず、測定の基準点（以下、測点と表記す
る）となる位置に設置された光波測距儀からは、振幅変
調された赤外光が出射され、その赤外光（測距用変調
光）は、測定の目標点となる位置に設置された反射プリ
ズム（コーナーキューブ）によって反射され、再び光波
測距儀に入射する。このときの出射光と入射光との位相
差を求めることにより、２点間の距離が求められる。

【０００４】作業者は、このような測量を行う前に、光
波測距儀に備えられた望遠鏡を用いて測距目標である反
射プリズムを視準して、出射光の方向を反射プリズムに
合致させる。

【０００５】ところで、近年におけるカメラ等のオート
フォーカス技術の発展を背景として、オートフォーカス
機構を組み込んだ望遠鏡も、提案されるに至っている。
このようにして望遠鏡にオートフォーカス機構が組み込
まれていれば、望遠鏡の視野内の中心（クロスヘアーの
中心）に入っている物体に対しては常にピントが合った
状態（当該物体の対物レンズによる実像が、クロスヘア
ー焦点板上に結像する状態）になるので、作業者は、ピ
ント合わせを行う煩わしさから解放され、望遠鏡の視野
内の中心に測定対象点（又は測定対象点に設置された反
射プリズム）を入れるべく望遠鏡の方向を調整する事
に、集中できるようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、視準対
象である反射プリズムとしては、入射光の方向と同じ方
向へ反射光を戻すコーナーキューブが用いられているの
で、望遠鏡の位置からコーナーキューブを見ると、光波
測距儀自体の姿がコーナーキューブに写って見えてしま
う。そのため、オートフォーカス機構を組み込んだ望遠
鏡によって反射プリズムを視準していくと、望遠鏡の光
軸（視準線）が反射プリズムの反射面に合致した瞬間に
オートフォーカス機構が、光波測距儀と反射プリズムと
の間の距離の２倍の距離だけ離れた位置に存在している
（反射プリズムに写った）測距儀の像にピントを合わせ
てしまって、反射プリズムの像がボケてしまうために、
正確に視準ができず、マニュアルでピント合わせし直さ
なくてはならないという問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、望遠鏡に組み込まれた
オートフォーカス機構が反射部材に写った測量機自身の
像に望遠鏡のピントを合わせてしまった時にも、容易
に、望遠鏡のピントの位置を反射部材に合わせることが
できる測量機の提供を、課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、反射プリズム
に写った測量機にピントが合った場合には望遠鏡から反
射プリズムまでの距離の２倍の距離だけ離れた位置にピ
ントが合っていることに着目して、なされたものであ
る。

【０００９】即ち、請求項１記載の測量機は、対物レン
ズを有するとともに測量対象点を視準するために用いら
れる望遠鏡と、前記対物レンズの光軸上に位置する物体
の前記対物レンズによる像が所定の焦点面に結像するよ
うにその結像位置を調整するオートフォーカス機構と、
このオートフォーカス機構によって像の結像位置が調整
された物体までの距離を検出する物体距離検出手段と、
起動信号に応じて、前記物体距離検出手段によって検出
された距離の半分の距離に位置する物体の像が前記焦点
面に結像するようにその結像位置を補正する補正手段と
を、備えたことを特徴とする。

【００１０】このように構成されると、オートフォーカ
ス機構は、望遠鏡の対物レンズの光軸上に位置する物体
の当該対物レンズによる像が所定の焦点面に結像するよ
うに、その結像位置を調整する。このようにして結像位
置の調整がなされると、物体距離検出手段は、その像の
結像位置が調整された物体までの距離を検出する。補正
手段は、起動信号の入力がない場合には何も行わない
が、起動信号の入力があった場合には、物体距離検出手
段によって検出された距離の半分の距離を算出し、その
距離に位置する物体の像が前記焦点面に結像するよう
に、その結像位置を補正する。従って、オートフォーカ
ス機構が反射プリズムや反射鏡等の反射部材に写った当
該測量機自身の像に対して結像位置の調整を行った場合
には、物体距離検出手段が反射部材に写った当該測量機
までの距離（当該測量機から反射部材までの距離の２
倍）を検出し、起動信号に応じて補正手段が、検出され
た距離の半分の距離（即ち、当該測量機から反射部材ま
での距離）を算出し、算出された半分の距離に位置する
物体（即ち、反射部材）の像が焦点面に結像するように
結像位置の補正を行う。その結果、望遠鏡によって反射
部材を明瞭に観察することができる。

【００１１】本発明を適用する測量機は、望遠鏡を有し
ている限りどんな測量機であっても良いが、本発明の効
果を確認するためには、本発明が適用された測量機を反
射部材とともに用いることが望ましい。オートフォーカ
ス機構は、物体像の焦点面からのズレ量（デフォーカス
量）を検出するピント位置検出センサ（位相差検出方
式，コントラスト検出方式，等による）を有するもので
あっても良いし、物体までの距離を直接測距する測距セ
ンサ（三角測距法，等による）を有するものであっても
良い。後者の場合、このセンサを物体距離算出手段とし
て兼用することができる。補正手段は、オートフォーカ
ス機構中の合焦レンズを駆動する機構を利用して、結像
位置を移動させても良い。なお、起動信号は、作業者に
よって手動で入力されても良いし、自動的に入力されて
も良い。

【００１２】請求項２記載の測量機は、請求項１の望遠
鏡が、前記対物レンズとともに前記物体の像を結像させ
る合焦レンズを有し、前記オートフォーカス機構が、前
記合焦レンズを前記対物レンズの光軸に沿って駆動する
ことで、特定したものである。

【００１３】請求項３記載の測量機は、請求項１の望遠
鏡が、前記焦点面の位置を示す指標を有することで、特
定したものである。

【００１４】請求項４記載の測量機は、請求項２のオー
トフォーカス機構が、前記対物レンズによる像の結像位
置を検出するピント位置検出機構と、このピント位置検
出機構によって検出された前記像の結像位置を前記焦点
面へ移動させるように前記合焦レンズを駆動する駆動ユ
ニットとを備えることで、特定したものである。

【００１５】請求項５記載の測量機は、請求項４の物体
距離検出手段が、前記オートフォーカス機構によって駆
動された前記合焦レンズの位置に基づいて、前記物体ま
での距離を検出することで、特定したものである。

【００１６】請求項６記載の測量機は、請求項５の補正
手段が、前記物体距離検出手段によって検出された距離
の半分の距離を算出する除算手段と、この除算手段によ
って算出された距離の位置にある物体の像を前記焦点面
に結像させるための前記合焦レンズの位置を算出するレ
ンズ位置算出手段と、このレンズ位置算出手段によって
算出された位置へ前記合焦レンズを移動させるよう前記
駆動ユニットに指示する指示手段とを有することで、特
定したものである。

【００１７】請求項７記載の測量機は、請求項１におい
て、前記起動信号を前記補正手段に入力するためのスイ
ッチを更に備えたことで、特定したものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。本実施形態は、本発明による測
量機をトータルステーションとして適用した例を、示す
ものである。＜トータルステーションの機械構成＞図１は、このトー
タルステーションの外観を示す正面図であり、図２は、
図１のII-II線に沿った縦断面を一部示す側面図であ
り、図３は、一部破断正面図である。これら各図から明
らかなように、トータルステーションは、整準ブロック
４，基台部３，支柱部２，及び、取手部５を、下方から
順に積載して構成されている。また、略Ｕ字状の形状を
有している支柱部２のＵ字状凹部２ａ内には、望遠鏡部
１が回転自在に保持されている。以下、これら各構成部
分の説明を行う。望遠鏡部１は、測角対象地点に配置さ
れた反射プリズム（コーナキューブ）やターゲットを視
準させるための望遠鏡１１，及びこの望遠鏡１１の対物
レンズ１１１を介して測距のための変調光を送受光して
望遠鏡１１の光軸上に存する物体までの距離を測定する
光波測距ユニット１２を、内蔵している。

【００１９】望遠鏡１１は、図２に示すように、物体側
（図２の左側）から順に、対物レンズ１１１，ダイクロ
イックプリズム１１２，合焦レンズ１１３，ＡＦセンサ
用ビームスプリッタ１１４，カバーガラス１１５，クロ
スヘアー焦点板１１６，及び、接眼レンズ１１７から、
構成されている。

【００２０】対物レンズ１１１は、その光軸（視準線）
Ｌ１上に存在している物体の像（物体像）を形成する正
レンズである。

【００２１】ダイクロイックプリズム１１２は、視準線
Ｌ１に対して４５度傾いた分離面１１２ａを有してい
る。この分離面１１２ａは、赤外光を１００％反射する
とともに、可視光を１００％透過する特性を有してい
る。

【００２２】合焦レンズ１１３は、対物レンズ１１１よ
りも焦点距離が短い負レンズであり、視準線Ｌ１に沿っ
てのみ進退可能な鏡筒１４内に保持されている。この鏡
筒１４の外周面には、視準線Ｌ１と平行なラックギア１
４ａが形成されている。このラックギア１４ａは、オー
トフォーカス制御回路１７によって制御される合焦レン
ズ駆動ユニット１５が回転駆動するピニオンギア１５ａ
に噛合している。従って、合焦レンズ駆動ユニット１５
がピニオンギア１５ａを回転させることによって、合焦
レンズ１１３は、視準線Ｌ１に沿って進退する。このよ
うにして合焦レンズ１１３が進退することにより、対物
レンズ１１１によって結ばれた物体の実像（物体像）の
結像位置が、視準線Ｌ１に沿って移動する。なお、鏡筒
１４の表面には、視準線Ｌ１と平行に、アブソリュート
式エンコーダ１４ｂが描かれている。このアブソリュー
ト式エンコーダ１４ｂは、望遠鏡部１内に固定されたエ
ンコーダ検出装置１８によって読み取られ、読み取られ
たエンコーダ情報（対物レンズ１１３の位置を示す）は
オートフォーカス制御回路１７に入力される。

【００２３】ＡＦセンサ用ビームスプリッタ１１４は、
視準線Ｌ１に対して４５度傾いた分離面を有している。
この分離面は、入射光の一部を反射して残りを透過する
特性を有している。

【００２４】クロスヘアー焦点板１１６は、視準線Ｌ１
の位置を示すクロスヘアー（指標としての十字線）がカ
バーガラス１１５側の面（焦点面）に描かれた平行平面
ガラス板である。このカバーガラス１１５は、クロスヘ
アー焦点板１１６の焦点面に埃等が付着するのを防止す
るための平行平面ガラス板である。

【００２５】接眼レンズ１１７は、クロスヘアー焦点板
１１６の焦点面に描かれたクロスヘアー及びこの焦点面
に結像された物体像を、拡大して観察させるための正レ
ンズ群である。

【００２６】一方、ダイクロイックプリズム１１２によ
って分離された光路上には、光波測距ユニット１２が配
置されている。この光波測距ユニット１２は、図３に示
す測量制御回路２６による制御に応じて、所定周期で振
幅変調された赤外光（測距用変調光）をダイクロイック
プリズム１１２に向けて出射するとともに、視準線Ｌ１
上に位置する反射プリズムによって反射されたこの測距
用変調光の反射光を受光し、測距用変調光の出射時と受
光時における位相差を検出し、検出された位相差情報を
測量制御回路２６へ送信する。なお、上述の対物レンズ
１１１は、この光波測距ユニット１２から出射される測
距用変調光を照射するためのコリメータレンズ及び測距
用変調光の反射光を集光するための集光レンズとして
も、機能する。

【００２７】また、ＡＦセンサ用ビームスプリッタ１１
４によって分離された光路上には、ピント位置検出機構
としてのピント位置検出センサ１６が、配置されてい
る。このピント位置検出センサ１６は、一眼レフカメラ
等において一般に用いられている位相差検出方式による
センサであり、クロスヘアー焦点板１１６の焦点面（と
共役な面）に対する物体像のズレ量（デフォーカス量）
を検出する。このピント位置検出センサ１６によって検
出されたデフォーカス量を示すデフォーカス信号は、オ
ートフォーカス制御回路１７に入力される。

【００２８】オートフォーカス制御回路１７は、上述し
た合焦レンズ駆動ユニット１５，ピント位置検出センサ
１６，及びエンコーダ検出装置１８の他、支柱部２の外
表面に設けられたＡＦスイッチ１７１及びハーフスイッ
チ１７２に、接続されている。なお、このハーフスイッ
チ１７２は、入力表示部６のスイッチを使用しても良
い。このオートフォーカス制御回路１７は、具体的に
は、図４のブロック図に示すように、合焦レンズ第１駆
動量算出部１７３，合焦レンズ位置検出部１７４，物体
距離算出部１７５，レンズ位置算出部１７６，及び合焦
レンズ第２駆動量算出部１７７から、構成されている。
合焦レンズ第１駆動量算出部１７３は、ＡＦスイッチ１
７１が押下されるとピント位置検出センサ１６を作動さ
せるとともに、ピント位置検出センサ１６から入力され
たデフォーカス信号に基づいて、このデフォーカス信号
によって示されるデフォーカス量を打ち消すための合焦
レンズ１１３の移動量及び移動方向を算出する。そし
て、この「移動方向」の方へ「移動量」だけ合焦レンズ
１１３を移動させることを、合焦レンズ駆動ユニット１
５に指示する。即ち、この合焦レンズ第１駆動量算出部
１７３及び合焦レンズ駆動ユニット１５が駆動ユニット
を構成し、ピント位置検出機構としてのピント位置検出
センサ１６とともに、オートフォーカス機構を構成して
いる。

【００２９】合焦レンズ位置検出部１７４は、エンコー
ダ検出装置１８から入力されるエンコーダ情報に基づい
て、合焦レンズ１１３の現在位置ｐ１を認識する。そし
て、認識した合焦レンズ１１３の現在位置ｐ１を、物体
距離算出部１７５及び合焦レンズ第２駆動量算出部１７
７に通知する。

【００３０】物体距離算出部１７５は、ハーフスイッチ
１７２が押下されて起動信号が入力されると、合焦レン
ズ位置検出部１７４から通知された合焦レンズ１１３の
現在位置ｐ１に基づいて、対物レンズ１１１及び合焦レ
ンズ１１３によってピントが合う物体距離（即ち、その
時点でクロスヘアー焦点板１６の焦点面に像が結像する
であろう物体までの距離）Ｌを算出する。そして、算出
した物体距離Ｌをレンズ位置算出部１７６に通知する。
これら合焦レンズ位置検出部１７４，物体距離算出部１
７５，エンコーダ検出装置１８，及びアブソリュート式
エンコーダ１４ｂが、物体距離検出手段を構成する。

【００３１】除算手段及びレンズ位置算出手段としての
レンズ位置算出部１７６は、物体距離算出部１７５から
通知された物体距離Ｌの１／２の距離（Ｌ／２）を算出
し（算出手段に相当）、算出した距離（Ｌ／２）にピン
トを合わせる合焦レンズ１１３の位置（即ち、算出した
距離（Ｌ／２）だけ望遠鏡１１から離れた物体の像をク
ロスヘアー焦点板１６の焦点面に結像させることができ
る合焦レンズ１１３の位置）ｐ２を算出する（レンズ位
置算出手段に相当）。そして、算出した合焦レンズ１１
３の位置を、合焦レンズ第２駆動量算出部１７７に通知
する。

【００３２】指示手段としての合焦レンズ第２駆動量算
出部１７７は、合焦レンズ位置検出部１７４から通知さ
れた合焦レンズ１１３の現在位置ｐ１とレンズ位置算出
部１７６から通知された合焦レンズ１１３の位置ｐ２と
の差分を算出し、この差分（その極性は移動方向を示
す）に相当する方向及び距離だけ合焦レンズ１１３を移
動させる事を、合焦レンズ駆動ユニット１５に指示す
る。以上の物体距離算出部１７５，レンズ位置算出部１
７６，合焦レンズ第２駆動量算出部１７７，及び、合焦
レンズ駆動ユニット１５が、補正手段に相当する。な
お、予めレンズ位置Ｐ１での差分Ｐ１−Ｐ２をメモリ等
に記憶させておき、物体距離算出部１７５，レンズ位置
算出部１７６，及び合焦レンズ第２駆動量算出部１７７
を省いて補正することも可能である。

【００３３】一方、望遠鏡部１の外側について説明する
と、この望遠鏡部１における視準線Ｌ１と平行な上下両
面には、視準線Ｌ１と平行な光軸を有する照準器１３，
１３が取り付けられている。また、この望遠鏡部１の両
側面には、同軸の一対の垂直回動軸１ａ，１ｂが、この
望遠鏡部１の筐体から突出形成されている。

【００３４】この望遠鏡部１を垂直方向に回転自在に支
持する支柱部２のＵ字状凹部２ａの内側面の一方（図１
の右側内面）には、望遠鏡部１の一方の垂直回転軸１ｂ
を軸支するための軸受（図示略）が形成されている。ま
た、図３に示すように、Ｕ字状凹部２ａの内側面の他方
において、支柱部２の筐体には、上記垂直回転軸１ａが
貫通する円型穴２ｂが穿たれている。この円形穴２ｂ内
には、略円筒状のスリーブ２１が挿入されている。さら
に、このスリーブ２１内には、このスリーブ２１の内径
と略同じ外形を有する有底円筒部２２ａ及びこの有底円
筒部２２ａの開口に対して一体に連なるリング状の外方
フランジ部２２ｂからなる回転部材２２の上記有底円筒
部２２ａが、回転自在にはめ込まれている。なお、この
回転部材２２の有底円筒部２２ａにおける底側の端面に
は、この有底円筒部２２と同軸且つ上記垂直回転軸１ａ
の外径と同じ内径を有する嵌合円筒２２ｃが、突出形成
されている。そして、この嵌合円筒２２ｃの外面に形成
された雄ねじには、スリーブ２１からの有底円筒部２２
ａの抜けを防止するため、スリーブ２１の内径よりも大
きい外径を有する抜け止めリング２５が、螺合してい
る。また、この嵌合円筒２２ｃ内には上記垂直回転軸１
ａが嵌入しており、両者が一体に固定されている。以上
の構成により、望遠鏡部１は、支柱部２のＵ字状凹部２
ａ内において垂直方向（図３の上下方向）に回転自在に
支持されているとともに、望遠鏡１が垂直方向に回転す
ると、回転部材２２も一体に回転する。

【００３５】回転部材２２の外方フランジ部２２ｂの外
縁には、平行平面透明部材からなるリング状の回転スケ
ール板２３が填められている。この回転スケール板２３
には、放射状のコードパターンが、均一ピッチで描かれ
ている。

【００３６】また、スリーブ２１の外面に一体形成され
た外方フランジには、この回転スケール板２３のコード
パターンを読み取るための垂直エンコーダユニット２４
が、固着されている。この垂直エンコーダユニット２４
は、回転スケール板２３に対してその片面側から光を照
射するための発光ダイオード２４４及びコリメータレン
ズ２４３と、回転スケール板２３を挟んでコリメータレ
ンズ２４３とは逆側に位置するサブスケール板２４１
と、これら回転スケール板２３及びサブスケール板２４
２を透過した光を受光する受光回路２４２とを、フレー
ムによって保持する構造を有している。上記サブスケー
ル板２４１は、平行平面透明部材から構成され、回転ス
ケール板２３上のコードパターンと同じピッチのコード
パターンが描かれている。このコードパターンは、回転
スケール板２３の回転中心軸から放射した形状であり、
径方向に二分されており、内側のコードパターンの位相
と外側のコードパターンの位相とは、１／４周期ずらし
て形成されている。また、上記受光回路２４２には、以
上のようにして径方向に二分されたコードパターンを夫
々透過した光を個別に受光する２つの受光素子が、搭載
されている。これら２つの受光素子からの出力信号は、
夫々、測量制御回路２６に入力される。

【００３７】以上の構成により、望遠鏡部１と一体に回
転スケール板２３が回転すると、１／４周期ずれた２つ
の正弦波状の出力信号が、垂直エンコーダユニット２４
から測量制御回路２６に入力される。測量制御回路２６
は、入力された二つの出力信号の位相差及び変化量（位
相）を検知することにより、回転スケール板２３，従っ
て望遠鏡部１の回転方向及び回転量を、知ることができ
る。

【００３８】一方、上記基台部３の中心には、垂直方向
を向いた円形穴３ａが、上面側から穿たれている。この
円形穴３ａには、その上端にリング状の外方フランジ部
３０ａが一体に形成されている円筒部材３０の下端が挿
入されて固定されている。この円筒部材３０における外
方フランジ部３０ａの外縁には、平行平面透明部材から
なるリング状のメインスケール板３１が填められてい
る。このメインスケール板３１には、放射状のコードパ
ターンが、均一ピッチで描かれている。

【００３９】上記円筒部材３０内には、この円筒部材３
０の内径と略同じ外径を有する回転軸部材２７が、回転
自在に挿入されている。この回転軸部材２７の下端は、
円筒部材３０の下端から突出して、基台部３の円形穴３
ａ内に露出している。この回転軸部材２７における円筒
部材３０の下端から突出した部分には、雄ねじが形成さ
れており、この雄ねじには、円筒部材３０の内径よりも
大きい外形を有する抜止リング３２が螺合している。ま
た、この円筒部材３０の上端は、支柱部２の筐体の内面
に形成された嵌合凹部２ｃにはめ込まれて固定されてい
る。以上の構成により、支柱部２は、基台部３に対して
水平方向（図３の左右方向）に回転自在に支持されてい
るとともに、支柱部２が水平方向に回転すると、回転ス
ケール板３１が回転軸部材２７に対して相対的に回転す
る。

【００４０】この回転軸部材２７の上端近傍には、円筒
部材３０の外方フランジ部３０ａに重なる外方フランジ
部２７ａが、一体に形成されている。この外方フランジ
部２７ａの外縁には、メインスケール板３１と略同型状
の平行平面透明板からなるサブスケール板２８がはめ込
まれている。このサブスケール板２８には、メインスケ
ール板３１上のコードパターンと同じピッチの放射状の
コードパターンが描かれている。このコードパターン
は、径方向に二分されており、内側のコードパターンの
位相と外側のコードパターンの位相とは、１／４周期ず
らして形成されている。

【００４１】また、回転軸部材２７の外方フランジ部２
７ａには、このメインスケール板３１上のコードパター
ンを読み取るための水平エンコーダユニット２９が、固
着されている。この水平エンコーダユニット２９は、メ
インスケール板３１に対してその片面側（外方フランジ
部２７ａとは逆の側）から光を照射するための発光ダイ
オード２９１及びコリメータレンズ２９２と、メインス
ケール板３１及びサブスケール板２８を透過した光を受
光する受光回路２９３とを、フレームによって保持する
構造を有している。この受光回路２９３には、上述した
ようにして径方向に二分されたコードパターンを夫々透
過した光を個別に受光する２つの受光素子が、搭載され
ている。これら２つの受光素子からの出力信号は、夫
々、測量制御回路２６に入力される。

【００４２】以上の構成により、支柱部２と一体に水平
エンコーダユニット２９がメインスケール板３１に対し
て相対回転すると、１／４周期ずれた２つの正弦波状の
出力信号が、水平エンコーダユニット２９から測量制御
回路２６に入力される。測量制御回路２６は、入力され
た二つの出力信号の位相差及び変化量（位相）を検知す
ることにより、水平エンコーダユニット２９，従って支
柱部２の回転方向及び回転量を、知ることができる。

【００４３】支柱部２の前後両面には、図１及び図２に
示すように、制御回路２６に各種データや操作コマンド
を入力したり制御回路２６によって出力される各種デー
タや操作指示を表示するための入力表示部６，６が、設
けられている。

【００４４】支柱部２に内蔵された測量制御回路２６に
は、回転部材２２の有底円筒部２２ａの中心を貫通して
望遠鏡部１内まで引き通された信号線ｌを通じて、望遠
鏡部１内の光波測距ユニット１２が接続されているとと
もに、垂直エンコーダユニット２４及び水平エンコーダ
ユニット２９，並びに、各入力表示部６，６が、接続さ
れている。この測量制御回路２６は、各入力表示部６，
６から入力された各種データ及びコマンドに従って、光
波測距ユニット１２を動作させ、視準線Ｌ１上に存在す
る物体までの距離に相当する位相差情報の入力を受け
る。そして、この位相差情報に基づいて、視準線Ｌ１上
に存在する物体までの距離を算出して、各入力表示部
６，６上に表示する。また、測量制御回路２６は、垂直
エンコーダユニット２４及び水平エンコーダユニット２
９から入力される出力信号に基づいて、視準線Ｌ１の高
度角及び水平角（リセットがなされた際の方向を基準方
向とした相対角）を算出する。

【００４５】支柱部２の後面に設けられた高度分度固定
ツマミ７は、望遠鏡部１の垂直回動軸１ｂの支柱部２に
対する回動を規制する図示せぬブレーキ機構を、作動さ
せるためのツマミである。この高度分度固定ツマミ７を
締めて図示せぬブレーキ機構を作動させると、手で掴ん
で望遠鏡部１を回転させることが、不可能となる。

【００４６】同様に、支柱部２の側面に設けられた水平
分度固定ツマミ９は、基台部３の円筒部材３０の支柱部
２に対する相対回動を規制する図示せぬブレーキ機構
を、作動させるためのツマミである。この水平分度固定
ツマミ９を締めて図示せぬブレーキ機構を作動させる
と、手で掴んで支柱部２を回転させることが、不可能と
なる。

【００４７】また、高度分度固定ツマミ７と同軸に取り
付けられている高度分度微動ツマミ８は、上記した図示
せぬブレーキ機構自体を支柱部２に対して回転させる図
示せぬ垂直微調整機構を、作動させるためのツマミであ
る。この高度分度微動ツマミ８を捻って図示せぬ垂直微
調整機構を作動させると、望遠鏡部１が支柱部２に対し
て微調整される。

【００４８】同様に、水平分度固定ツマミ９と同軸に取
り付けられている水平分度微動ツマミ１０は、上記した
図示せぬブレーキ機構自体を支柱部２に対して回転させ
る図示せぬ水平微調整機構を、作動させるためのツマミ
である。この水平分度微動ツマミ１０を捻って図示せぬ
水平微調整機構を作動させると、支柱部２が基台部３に
対して微調整される。

【００４９】支柱部２の上部には、そのＵ字状凹部２ａ
をまたぐように、取手部５が着脱自在に取り付けられて
いる。即ち、トータルステーションの上方に位置する地
点を測距する場合には、この取手部５が視準線Ｌ１を遮
ってしまうので、この取手部５を取り外す。また、トー
タルステーションの上方後側に位置する点と上方前側に
位置する点との間の角度を測角する場合には、望遠鏡１
１の接眼レンズ１１７が支柱部２の前面と同じ側を向く
状態から後面と同じ側を向く状態へ移動するように、望
遠鏡１１を回転させねばならない。従って、この回転操
作の邪魔にならないよう、この取手部５を取り外す。

【００５０】整準ブロック４は、上部板４ａ及び下部板
４ｂから構成されて、下部板４ｂからの突出量が微調整
可能な３個の整準ネジ４０をその周方向における等角度
間隔位置に有している。そして、これら整準ネジ４０の
突出量を微調整することにより、上部板４ａを下部板４
ｂに対して任意の向き及び角度に相対傾動させて、回転
軸部材２７の回転中心軸Ｌ２を、鉛直方向に向けさせる
ことができる。

【００５１】以上の機械構成により、望遠鏡部１は、基
台部３に対してあらゆる方向を向くことができる。そし
て、この時の望遠鏡１１の方向は、垂直エンコーダユニ
ット２４及び水平エンコーダユニット２９によって測角
される。＜トータルステーションの動作＞次に、以上のように構
成されたトータルステーションを用いた測量の手順及
び、トータルステーションの動作を、図５のフローチャ
ートを参照して説明する。

【００５２】最初に、作業者は、測定対象点に反射プリ
ズムを設置するとともに、トータルステーションを側転
に設置する。そして、作業者は、トータルステーション
に主電源を投入する。

【００５３】次に、作業者は、望遠鏡１１の視準作業を
行う。但し、望遠鏡１１は、高倍率故に視野が狭いの
で、視準作業の初期においては、望遠鏡１１そのものは
用いずに、視野が広い照準器１３を用いる。また、各微
調整ツマミ８，１０による調整量は僅かであるので、各
固定ツマミ７，９を緩めて、手で支柱部２及び望遠鏡部
１を掴んで、望遠鏡１１の向きを調整する。

【００５４】この視準コリメータを用いた視準の結果、
望遠鏡１１の方向がおおよそ反射プリズムの方向に合う
と、作業者は、両固定ツマミ７，９を締めて、外力によ
って望遠鏡１１の方向が変わらないようにする。

【００５５】次に、作業者は、望遠鏡１１の接眼レンズ
１１７を覗いてＡＦスイッチ１７１を押下する。する
と、オートフォーカス制御回路１７の合焦レンズ第１駆
動量算出部１７３は、ピント位置検出センサ１６を起動
して、デフォーカス量の検出を行わせる（Ｓ０１）。そ
して、ピント位置検出センサ１６から通知されたデフォ
ーカス量に基づいて、このデフォーカス量を打ち消すた
めの合焦レンズ１１３の駆動方向及び駆動量を算出し、
算出した「駆動方向」の方へ「駆動量」の分だけ合焦レ
ンズ１１３を駆動する事を合焦レンズ駆動ユニット１５
に指示する（Ｓ０２）。この指示に応じ合焦レンズ駆動
ユニット１５が合焦レンズ１１３を駆動すると、視準線
Ｌ１上の物体がクロスヘアーと同位置で明瞭に観察でき
るようになる。但し、初期の段階では、望遠鏡１１の視
野内に反射プリズムがないので、作業者は、ＡＦスイッ
チ１７１を押下しつつ各微調整ツマミ８，１０を適宜回
転させることによって、反射プリズムの像を望遠鏡１１
の視野内に追い込む。このようにして反射プリズムが望
遠鏡の視野内に入った時点では、未だ視準線Ｌ１と反射
プリズムとが合致していないので、反射プリズムにはピ
ントが合わずにボケて見えている。そして、更に各微調
整ツマミ８，１０を回転させて反射プリズムの像をクロ
スヘアーの中心に近づけてゆくと、ピント位置検出セン
サ１６が反射プリズムに写った当該トータルステーショ
ン自身の像を検出してしまう。この場合、ピントが合う
物体距離は反射プリズムまでの距離の２倍となるので、
反射プリズムそのものはボケてしまう。

【００５６】そこで、作業者は、目視に基づいて、トー
タルステーションにピントが合っているのか反射プリズ
ムにピントが合っているのかを判断する（Ｓ０３）。そ
して、反射プリズムにピントが合っていると判断した時
には何の操作も行わないが、トータルステーション自身
にピントが合っていると判断した時にはハーフスイッチ
１７２を押下する（Ｓ０４）。

【００５７】すると、オートフォーカス制御回路１７の
合焦レンズ位置検出部１７４が、エンコーダ検出装置１
８から入力されるエンコーダ情報に基づいて、合焦レン
ズ１１３の現在位置ｐ１を認識する（Ｓ０５）。次に、
物体距離算出部１７５が、合焦レンズ位置検出部１７４
が認識した合焦レンズ１１３の現在位置ｐ１に基づい
て、ピントが合う物体までの物体距離Ｌを算出する（Ｓ
０６）。次に、レンズ位置算出部１７６が、物体距離算
出部１７５が算出した物体距離Ｌの１／２の距離（Ｌ／
２）を算出し（Ｓ０７）、算出した距離（Ｌ／２）にピ
ントを合わせる合焦レンズ１１３の位置ｐ２を算出する
（Ｓ０８）。次に、合焦レンズ第２駆動量算出部１７７
が、レンズ位置算出部１７６によって算出された位置ｐ
２まで合焦レンズ１１３を移動させることを、合焦レン
ズ駆動ユニット１５に指示する。合焦レンズ駆動ユニッ
ト１５は、この指示に応じて、合焦レンズ１１３を駆動
する（Ｓ０９）。この結果、再度反射プリズムにピント
が合うので、反射プリズムの像がクロスヘアーの中心に
重なった状態で明瞭に見える（Ｓ１０）。

【００５８】この間に両エンコーダユニット２４，２９
から出力される受光信号に基づいて、測量制御回路２６
は、測定対象点に設置した反射プリズムの向きを、視準
線Ｌ１の高度角及び水平角として算出しており、この算
出された高度角及び水平角を入力表示部６に表示してい
る。作業者は、更に、入力表示部６を介して測距開始コ
マンドを入力する。すると、測量制御回路２６は、光波
測距ユニット１２に対して測距開始を指示する。そし
て、この指示に応じて位相差信号が光波測距ユニット１
２から入力されると、測量制御回路２６は、位相差信号
に基づいて、視準線Ｌ１上に存在する物体までの距離を
算出し、算出した距離を入力表示部６上に表示する。

【００５９】このように、本実施形態のトータルステー
ションによれば、反射プリズムに写った自身の像に望遠
鏡１１のピントが合ってしまったために反射プリズム自
体がボケて見える場合には、作業者がハーフスイッチ１
７２を押下するだけで、合焦レンズ１１３の位置がそれ
までの半分の物体距離にピントが合う位置へ駆動される
ので、反射プリズムにピントが合うようになる。

【００６０】

【発明の効果】以上のように構成された本発明による測
量機によれば、望遠鏡に組み込まれたオートフォーカス
機構が反射プリズムに写った測距儀の像に望遠鏡のピン
トを合わせてしまった時にも、容易に、望遠鏡のピント
の位置を反射プリズムに合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるトータルステーシ
ョンの正面図

【図２】図１のII-II線に沿った断面を一部示す側面
図

【図３】図１のトータルステーションの一部断面図

【図４】図２のオートフォーカス制御回路の構成を示
すブロック図

【図５】作業手順及びオートフォーカス制御部の動作
を示すフローチャート

【符号の説明】

１望遠鏡部２支柱部３基台部１１望遠鏡１５合焦レンズ駆動ユニット１６ピント位置検出センサ１７オートフォーカス制御回路１８検出装置１１１対物レンズ１１３合焦レンズ１１６クロスヘアー焦点板１１７接眼レンズ１７１ハーフスイッチ１７３合焦レンズ第１駆動量算出部１７４合焦レンズ位置検出部１７５物体距離算出部１７６レンズ位置算出部１７７合焦レンズ第２駆動量算出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズを有するとともに測量対象点を
視準するために用いられる望遠鏡と、前記対物レンズの光軸上に位置する物体の前記対物レン
ズによる像が所定の焦点面に結像するようにその結像位
置を調整するオートフォーカス機構と、このオートフォーカス機構によって像の結像位置が調整
された物体までの距離を検出する物体距離検出手段と、起動信号に応じて、前記物体距離検出手段によって検出
された距離の半分の距離に位置する物体の像が前記焦点
面に結像するようにその結像位置を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする測量機。
【請求項２】前記望遠鏡は、前記対物レンズとともに前
記物体の像を結像させる合焦レンズを有し、前記オートフォーカス機構は、前記合焦レンズを前記対
物レンズの光軸に沿って駆動することを特徴とする請求
項１記載の測量機。
【請求項３】前記望遠鏡は、前記焦点面の位置を示す指
標を有することを特徴とする請求項１記載の測量機。
【請求項４】前記オートフォーカス機構は、前記対物レ
ンズによる像の結像位置を検出するピント位置検出機構
と、このピント位置検出機構によって検出された前記像の結
像位置を前記焦点面へ移動させるように前記合焦レンズ
を駆動する駆動ユニットとを備えたことを特徴とする請
求項２記載の測量機。
【請求項５】前記物体距離検出手段は、前記オートフォ
ーカス機構によって駆動された前記合焦レンズの位置に
基づいて、前記物体までの距離を検出することを特徴と
する請求項４記載の測量機。
【請求項６】前記補正手段は、前記物体距離検出手段によって検出された距離の半分の
距離を算出する除算手段と、この除算手段によって算出された距離の位置にある物体
の像を前記焦点面に結像させるための前記合焦レンズの
位置を算出するレンズ位置算出手段と、このレンズ位置算出手段によって算出された位置へ前記
合焦レンズを移動させるよう前記駆動ユニットに指示す
る指示手段とを有することを特徴とする請求項５記載の
測量機。
【請求項７】前記起動信号を前記補正手段に入力するた
めのスイッチを更に備えたことを特徴とする請求項１記
載の測量機。