特許 6209021 測量機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6209021

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】測量機

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20170925BHJP

【ＦＩ】

   G01C15/00 103D

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-173521(P2013-173521)

(22)【出願日】2013年8月23日

(65)【公開番号】特開2015-40830(P2015-40830A)

(43)【公開日】2015年3月2日

【審査請求日】2016年4月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100082670

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 民雄

(74)【代理人】

【識別番号】100180068

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 怜史

(72)【発明者】

【氏名】千葉 稔

(72)【発明者】

【氏名】奥平 洋輔

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２０２８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２９２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１０３７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−１４２３１２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−３３３２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第３７９０２７７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第５２９４９７０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第５０５１９３４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １／００ − １／１４

Ｇ０１Ｃ ５／００ − １５／１４

Ｇ０１Ｂ １１／００ − １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基盤部と該基盤部に対して水平方向に回転される回転台座とからなる測量機本体部と、該測量機本体部を被覆するカバー部材とを含み、前記回転台座には測距光学系の鏡筒部が垂直方向に回転可能に支持される支持部材が設けられ、前記支持部材の上端部には鉛直上下方向に延びる赤色光と緑色光とからなり測量作業員に測量機本体部の視準方向を示すガイド光を照射するガイド光照射部が設けられ、前記カバー部材は前記ガイド光照射部との間に隙間を設けつつ前記回転台座を含めて前記支持部材と前記鏡筒部と前記ガイド光照射部とを被覆していることを特徴とする測量機。

【請求項2】

前記カバー部材は、前記回転台座に嵌合される嵌合開口と前記ガイド光照射部を被覆する被覆部とを有することを特徴とする請求項１に記載の測量機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガイド光を照射するガイド光光学系を有する測量機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、測量作業員に測量機の視準方向を示すガイド光を照射するガイド光照射部が設けられた測量機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

この測量機は、基盤部と、この基盤部に対して水平方向に回転される回転台座とを有する。この回転台座には支持部材が立設されている。この支持部材には測距光学系の鏡筒部が垂直方向（鉛直方向）に回転可能に支持されている他、各種の駆動機構、制御機構が設けられている。

【0004】

その回転台座には、その支持部材、測距光学系の鏡筒部を被覆すると共に各機構を被覆するカバー部材が取り付けられている。ガイド光照射部は、そのカバー部材の頂部に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−２０２８２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、この従来の測量機では、ガイド光照射部がカバー部材に設けられているので、カバー部材を回転台座に取り付ける際に鏡筒部の光軸に対するガイド光照射部の光軸を調整する必要がある。

【0007】

このため、メンテナンス等の際にカバー部材を取り外して、メンテナンスを行った後、再度カバー部材を回転台座に取り付ける際の調整が面倒である。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、カバー部材を簡便に回転台座に取り付けることが可能な測量機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る測量機は、基盤部と該基盤部に対して水平方向に回転される回転台座とからなる測量機本体部と、該測量機本体部を被覆するカバー部材とを含み、前記回転台座には測距光学系の鏡筒部が垂直方向に回転可能に支持される支持部材が設けられ、前記カバー部材は前記回転台座を含めて前記支持部材と前記鏡筒部と測量作業員に測量機本体部の視準方向を示すガイド光を照射するガイド光照射部とを被覆していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、鏡筒部の光軸に対するガイド光照射部の光軸を水平回り方向について一致させるという面倒な調整作業を必要とすることなく、カバー部材を回転台座に取り付けることができる。

【0010】

また、直射日光がカバー部材により遮られているので、鏡筒部を回転可能に支持する支持部材の部分的膨張に起因する水平軸の傾きを避けることができ、その結果、炎天下でも精密測量に耐え得る測量機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は本発明に係る測量機の概略構成を示す斜視図である。

【図2】図２は本発明に係る測量機の内部構成を示す概略図である。

【図3】図３は本発明に係る測量機本体部とカバー部材との関係を模式的に示す説明図である。

【図4】図４は図１、図２に示す測量機の光学系の構成を示すブロック回路図である。

【図5】図５は図４に示すシリンドリカルレンズの一例を示す説明図である。

【図6】図６は図４に示す測距光学系の一例を示す光学図である。

【図7】図７は図４に示す追尾光学系の一例を示す光学図である。

【図8】図８は測量作業員による測量作業の一例を示す説明図である。

【図9A】図９Ａは本発明に係るガイド光照射部の変形例を示す説明図であって、上から見た場合の光路を模式的に示す説明図である。

【図9B】図９Ｂは図９Ａに示すガイド光照射部を横から見たときの光路を模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例】

【0012】

以下に、本発明に係わる測量機の実施例を図面を参照しつつ説明する。
（測量機の構成）
図１において、１は三脚台、２は測量機である。測量機２は、図２に示す基盤部３と、この基盤部３に対して水平方向に回転される回転台座４とからなる測量機本体部５と、図１に示すカバー部材６とから構成されている。なお、この測量機２は既知の点Ｐ０に置かれているものとする。

【0013】

基盤部３は三脚台１に固定される固定座３ａと、整準ネジ（図示を略す）を有する整準台３ｂと、回転台座４を水平方向（図２に示す矢印方向Ａ）に回転駆動する平方向駆動モータＭ１（図４参照）等の駆動機構を内蔵するケース部３ｃとから概略構成されている。

【0014】

回転台座４には、図２、図３に示すように、支持部材７が立設されている。この支持部材７には測距光学系と追尾光学系の鏡筒部８を垂直方向に回転可能に支持する水平軸８Ａ、８Ａが図３に示すように設けられている。

【0015】

その水平軸８Ａの一方の端部には、鏡筒部８を垂直方向に回転駆動する垂直方向駆動モータＭ２が固定され、その水平軸８Ａの他方の端部には、その鏡筒部８の回転角度を検出するためのエンコーダ１０が設けられている。

【0016】

その支持部材７の上端部には回転台座４の水平方向の回転と鏡筒部８の垂直方向の回転とを制御する制御回路基板１１と、ガイド光照射部１２とが固定されている。

【0017】

ここでは、ガイド光照射部１２は、支持部材７の上端部から切り起こされた起立板部７’、７”に支持されている。制御回路基板１１には起立板部７”が貫通する貫通穴が形成されている。

【0018】

水平方向駆動モータＭ１、垂直方向駆動モータＭ２、エンコーダ１０等は、図２に示すフレキシブルプリント配線板１１´により接続されている。その制御回路基板１１には、後述するＣＰＵが設けられている。
そのガイド光照射部１２は、測量作業員に測量機本体部５の視準方向を示すのに用いられる。

【0019】

カバー部材６は、図３に示すように、回転台座４の外周部４ａに嵌合される嵌合開口６ａとガイド光照射部１２を被覆する被覆部６ｂと取っ手部６ｃと、図１に示す上下方向に延びる窓部６ｄとを有する。なお、その回転台座４の外周部４ａには、雨水等が浸入するのを防止するシール部材（図示を略す）が設けられている。
そのカバー部材６とガイド光照射部１２、制御回路基板１１との間には隙間が設けられている。これにより、カバー部材６の取付け、取り外しの際にカバー部材６がガイド光照射部１２に接触するのを防止できる。
また、カバー部材６に外部からの衝撃が加わった場合でも、内部の制御回路、ガイド光照射部１２にその影響が極力及ばないようにすることができる。

【0020】

鏡筒部８には、図４に示すように、測距光学系１３と追尾光学系１４とが設けられている。鏡筒部８の光学系の光軸の傾き角度は、エンコーダ１０を用いて求められる。この測距光学系１３と追尾光学系１４とについては後述することにし、先にガイド光照射部１２の光学系について説明する。

【0021】

（ガイド光照射部１２の光学系の構成）
ガイド光照射部１２は、図４に示すように、例えば、レーザ光源１５、コリメートレンズ１６、図５に示すシリンドリカルレンズ１７を有する。レーザ光源１５は、例えば、可視白色レーザー光を発生する。

【0022】

コリメートレンズ１６は、可視白色レーザー光を平行光束ＰＢ１に変換する役割を有する。シリンドリカルレンズ１７は、その平行光束ＰＢ１を鉛直上下方向に長く延びる扇状のガイド光ＰＢ２に変換する役割を有する。

【0023】

このシリンドリカルレンズ１７には、例えば、図５に示すように、パワーを有する方向に長く延びて緑色光を透過させるスリット状フィルタ１７ａと同じくパワーを有する方向に長く延びて赤色光を透過させるスリット状フィルタ１７ｂとが形成されている。１７ｃはスリット状マスク部である。

【0024】

そのレーザ光源１５は、図４に示す制御回路部としてのＣＰＵによって制御され、図示を略す電源スイッチがオンされると発光を開始する。

【0025】

（測距光学系１３の構成）
測距光学系１３は、図４に概略示すように投光部１３Ａと受光部１３Ｂとを有する。投光部１３Ａは、図６に示すように光源１３Ａ´を有し、受光部１３Ｂは受光素子１４Ｂ´を有する。

【0026】

光源１３Ａ´は赤外レーザー光束を出射する。その赤外レーザー光束はビームスプリッタ１８のダイクロイックミラー面１８ａにより対物レンズ１９に向けて反射され、カバーガラス２０を介して鏡筒部８から平行光束ＰＢ３として出射される。

【0027】

その平行光束ＰＢ３は、図４に示すコーナーキューブ（ターゲット）３０Ａにより反射され、反射光束ＰＢ３’としてカバーガラス２０を介して対物レンズ１９に戻り、ビームスプリッタ１８のダイクロイックミラー面１８ｂにより反射され、受光素子１３Ｂ´に収束される。

【0028】

その受光素子１３Ｂ´の受光出力は、制御回路基板１１に設けられているＣＰＵの演算部に入力される。ＣＰＵはその受光素子１３Ｂ´の受光出力に基づきコーナーキューブ３０Ａまでの距離を演算する。なお、このコーナーキューブ３０Ａは、測量作業員が持ち運ぶ測量用ポール３０Ｂに固定されている。

【0029】

（追尾光学系１４の構成）
追尾光学系１４はコーナーキューブ３０Ａをロックするのに用いられる。この追尾光学系１４は、図７に示すようにレーザーダイオード２３、コリメーターレンズ２４、反射ミラー２５、２６、対物レンズ３０、カバーガラス２０、ノイズ光除去用フィルタ３３、受光素子３４を有する。

【0030】

レーザーダイオード２３、コリメーターレンズ２４、反射ミラー２５、２６は投光部１４Ａを大略構成している。対物レンズ３０、ノイズ光除去用フィルタ３３、受光素子３４は受光部１４Ｂを大略構成する。

【0031】

レーザーダイオード２３は、測距光学系１３の測距光の波長とは異なる波長の赤外レーザー光ＰＢ４を追尾光として出射する。その赤外レーザー光ＰＢ４はコリメーターレンズ２４によって略平行光束とされる。

【0032】

反射ミラー２５、２６により反射された赤外レーザー光ＰＢ４は測量機２の外部に出射され、この赤外レーザー光ＰＢ４によってコーナーキューブ３０Ａの探索走査が行われる。探索範囲内にコーナーキューブ３０Ａがあると、赤外レーザー光ＰＢ４がコーナーキューブ３０Ａにより反射されて対物レンズ３０に戻る。

【0033】

その赤外レーザー光ＰＢ４の反射光ＰＢ４’はその対物レンズ３０により収束され、ノイズ光除去用フィルタ３３を通過して受光素子３４に結像される。ノイズ光除去用フィルタ３３は赤外レーザービームの波長と同一波長の光を透過させる機能を有する。

【0034】

（駆動部の構成）
測量機２は、図４に示す駆動回路部３５を有している。この駆動回路部３５には、水平方向駆動モータＭ１と垂直方向駆動モータＭ２とが接続されている。
その駆動回路部３５はＣＰＵによって制御され、ＣＰＵは無線送受信部３７が鏡筒部回動許可信号を受信すると、水平方向駆動モータＭ１の回動許可信号を駆動回路部３５に向かって出力する機能を有する。

【0035】

ＣＰＵは基準とする方位信号と鏡筒部回動許可信号とにより測量機２の鏡筒部８が向いている水平方向の現在角度から次の測設点Ｐ２までの水平方向の回転角度を演算する。

【0036】

すなわち、現在、測量機２がガイド光ＰＢ２を照射している方向（図８に示す測設点Ｐ１が存在する方向）から次にガイド光ＰＢ２を照射すべき方向を演算により求める。これにより、後述する次の測設点Ｐ２が存在する方向に向けて鏡筒部８を水平方向に回動させ、この位置で回動停止させることが可能となる。

【0037】

（ＣＰＵの機能の一例）
そのＣＰＵは、その鏡筒部８が次の測設点Ｐ２の方向で回動停止すると、垂直方向駆動モータＭ２の回動許可信号を駆動回路部３５に向かって出力する機能を有する。

【0038】

駆動回路部３５は垂直方向駆動モータＭ２を交互に正逆回転させる機能を有し、これにより、次の測設点Ｐ２において、赤外レーザー光ＰＢ４が上下方向に往復走査される。

【0039】

測量作業員は、図８に示すようにガイド光ＰＢ２を目標にして測設点Ｐ１の位置する方向に向かって行く。すると、赤色光と緑色光とからなるガイド光ＰＢ２が見える。

【0040】

その位置で、測量用ポール３０Ｂを立てると、追尾光学系１４により、コーナーキューブ３０Ａがロックされ、かつ、測設点Ｐ１に位置すると、コーナーキューブ３０Ａまでの測距又は測距と測角を実行する。

【0041】

ついで、ＣＰＵは、コーナーキューブ３０Ａまでの距離又は距離と角度（三次元座標）を演算により求める。現在のコーナーキューブ３０Ａから測量機２までの距離データ又は距離データと角度データ（三次元座標）は、測定データとして一旦記憶部３６に記憶される。

【0042】

その測量機２は、図４に示すように、その記憶部３６と共に無線送受信部３７を有している。その記憶部３６、無線送受信部３７はＣＰＵに接続されている。

【0043】

無線送受信部３７は、測量作業員の現在位置（測量機２からコーナーキューブ３０Ａまでの距離データ又は距離データと角度データ（三次元座標））を携帯型無線送受信装置３０Ｃに送信する機能とを有する。

【0044】

ＣＰＵはコーナーキューブ３０Ａをロックしたことを判断し、ロック中はガイド光ＰＢ２を消灯するようにし、作業中にロックがはずれた場合にあらためてガイド光ＰＢ２を点灯させる。

【0045】

この実施例によれば、カバー部材６を回転台座４の外周部４ａに嵌合させるのみで、測量機本体部５にカバー部材６を装着できるので、取り付け、取り外しを簡便に行うことができる。

【0046】

また、カバー部材６とガイド光照射部１２、制御回路基板１１との間には隙間が設けられているので、カバー部材６に外部からの衝撃が加わった場合でも、内部の制御回路、ガイド光照射部１２にその影響が極力及ばないようにすることができる。

【0047】

更に、測量機本体部５がカバー部材６により覆われているので、支持部材７に直射日光が当たるのを防止でき、支持部材７の部分的熱膨張による水平軸８Ａ、８Ａの傾きを防止できる。

【0048】

（変形例）
図９Ａ、図９Ｂはガイド光照射部１２の変形例を示す説明図である。この変形例では、ガイド光照射部１２は、図９Ａに示すように、緑色光ＰＧを発生する発光ダイオードＬＥＤＧと赤色光ＰＲを発生する発光ダイオードＬＥＤＲとを備えている。

【0049】

発光ダイオードＬＥＤＧと発光ダイオードＬＥＤＲとの直前方には、絞り部材４０ａ、４０ｂとが設けられている。この絞り部材４０ａ、４０ｂは各光を半分カットする役割を果たす。

【0050】

その緑色光ＰＧと赤色光ＲＧとはミラープリズム４１により反射され、レンチキュラーレンズ４２に導かれる。
その緑色光ＰＧと赤色光ＲＧとは扇状のガイド光ＰＢ２として、ガイド光照射部１２から射出される。

【0051】

なお、この実施例では、追尾光学系１４の対物レンズ３０と測距光学系１３の対物レンズ１９とを別々の構成として説明したが、追尾光学系１４の対物レンズ３０と測距光学系１３の対物レンズ１９とを一体化する構成とすることもできる。

【符号の説明】

【0052】

２…測量機
３…基盤部
４…回転台座
５…測量機本体部
６…カバー部材
７…支持部材
８…鏡筒部
１２…ガイド光照射部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】