JP3517304B2 - トータルステーション - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、視準望遠鏡を備えたト
ータルステーションに関する。

【０００２】

【従来の技術】土地等の測量を行うために現在主として
用いられている測量機は、光波測距儀と電子セオドライ
トである。この光波測距儀は、測定対象地点に配置した
コーナーキューブに変調光を送光するとともにこのコー
ナーキューブによって反射された反射光の位相変化を測
定することにより、測定対象地点までの距離を測量する
ものである。また、電子セオドライトは、測定対象地点
の方向に向いた視準望遠鏡の水平方向の相対角及び垂直
方向の相対角を検出することにより、測定対象地点の水
平角及び高度角を測量するものである。トータルステー
ションは、これらの光波測距儀の機能と電子セオドライ
トの機能とを一体化するとともに、それぞれの測量結
果，即ち測距値及び測角値に対して演算処理を施して各
種データを出力できるようにしたものである。

【０００３】このトータルステーションでは、測量に際
して、視準望遠鏡による測定対象地点の視準が行われ
る。即ち、視準望遠鏡の光軸は、変調光の送光／受光光
軸と同軸又は平行に構成されている。そのため、視準望
遠鏡によってコーナーキューブを視準することにより
（即ち、視準用望遠鏡自体の向きを微調整して、視準望
遠鏡の視野中心にコーナーキューブを合わせることによ
り）、送光／受光光軸をコーナーキューブに合致させ、
光波測距をし得る状態とするのである。また、視準望遠
鏡と測点に固定された基準台との間には、両者の水平方
向の相対角及び垂直方向の相対角を測角するためのエン
コーダが組み込まれている。そのため、視準望遠鏡によ
ってターゲットを視準することにより、視準望遠鏡の方
向をターゲットの方向に合致させ、基準台に対するター
ゲットの水平角及び高度角を測定するのである。

【０００４】但し、トータルステーションによると数キ
ロ単位の測距が行われたり秒単位の精度の測角が行われ
ることから、視準望遠鏡の視準は、ごく精密に行われな
ければならない。そのため、視準に際しては、視準望遠
鏡の微調整が必要となる。

【０００５】従来のトータルステーションでは、かかる
視準望遠鏡の微調整のために、水平方向微調整用の回転
つまみ，及び垂直方向微調整用の回転つまみを備えてい
た。そして、作業者は、視準望遠鏡を覗きながら、コー
ナーキューブの中心が視野の中心に重なるように、各回
転つまみを夫々回転させるようになっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水平方
向微調整用の回転つまみと垂直方向用の回転つまみとが
別個に設けられていると、それらを個別に操作しなけれ
ばならない。即ち、斜め方向に微調整する場合には、何
れか一方の回転つまみを操作した後に他方の回転つまみ
を操作するか、両手で２つの回転つまみを各々操作しな
ければならない。このように、従来のトータルステーシ
ョンでは、視準望遠鏡の斜め方向への微調整のために２
アクションが必要であったので、視準に手間と時間が掛
かっていた。

【０００７】また、従来のトータルステーションを用い
た視準作業は、作業者の目でコーナーキューブの動きを
確認しながら作業を行うというものであり、フィードバ
ックシステムの中に作業者自身が組み込まれているのと
等価となっている。従って、作業者の熟練度によって視
準の精度や作業時間が大幅に左右されるという問題があ
った。つまり、未熟練者であると、１回の操作でコーナ
ーキューブが視野の中心に合うのは希で、視野中心近傍
で何回かコーナーキューブを行ったり来たりさせないと
両者を重ねることはできない。

【０００８】そこで、本発明の課題は、１個の操作部材
を操作するだけで視準望遠鏡の傾動方向及び傾動量を予
め指定することができ、短時間で視準作業を行うことが
できるトータルステーションを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるトータルス
テーションの第１の態様は、上記課題を解決するため
に、基台に対して任意方向に傾動自在に設けられた視準
望遠鏡を有するトータルステーションにおいて、前記基
台と、対物光学系，この対物光学系の焦点位置近傍にそ
の光軸に直交して配置された透明な表示板，及び、前記
対物光学系によって形成された実像を拡大する接眼光学
系を含む前記視準望遠鏡と、前記基台に対して前記視準
望遠鏡を任意方向に傾動駆動する傾動駆動手段と、前記
表示板上に定義された２次元の座標空間に視準ポインタ
を表示する表示手段と、２次元の方向及び動作量を入力
する２次元方向指示入力手段と、この２次元方向指示入
力手段によって入力された２次元の方向及び動作量に従
って前記表示手段によって前記表示板に表示されている
前記視準ポインタの表示位置を移動する表示移動手段
と、前記表示板上における前記視準ポインタの表示位置
の当該表示板の中心との差分に基づいて、前記傾動駆動
手段による前記視準望遠鏡の傾動方向及び傾動量を算出
し、算出した傾動方向及び量に基づいて前記傾動駆動手
段を制御して、前記視準望遠鏡を前記視準ポインタによ
って示される方向に当該視準ポインタによって示される
量だけ傾動させる制御手段とを、備えたことを特徴とす
る。同様に、本発明によるトータルステーションの第２
の態様は、上記課題を解決するために、基台に対して任
意方向に傾動自在に設けられた視準望遠鏡を有するトー
タルステーションにおいて、前記基台と、対物光学系，
前記対物光学系によって形成された実像を拡大する接眼
光学系，この対物光学系の焦点位置と前記接眼光学系と
の間に配置されたハーフミラー，及び、このハーフミラ
ーに関して前記対物光学系の焦点位置と光学的等価な位
置に配置された表示板を含む前記視準望遠鏡と、前記基
台に対して前記視準望遠鏡を任意方向に傾動駆動する傾
動駆動手段と、前記表示板上に定義された２次元の座標
空間に視準ポインタを表示する表示手段と、２次元の方
向及び動作量を入力する２次元方向指示入力手段と、こ
の２次元方向指示入力手段によって入力された２次元の
方向及び動作量に従って前記表示手段によって前記表示
板に表示されている前記視準ポインタの表示位置を移動
する表示移動手段と、前記表示板上における前記視準ポ
インタの表示位置の当該表示板の中心との差分に基づい
て、前記傾動駆動手段による前記視準望遠鏡の傾動方向
及び傾動量を算出し、算出した傾動方向及び量に基づい
て前記傾動駆動手段を制御して、前記視準望遠鏡を前記
視準ポインタによって示される方向に当該視準ポインタ
によって示される量だけ傾動させる制御手段とを、備え
たことを特徴とする。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説
明する。各実施例の詳細な説明を行う前に、本発明の各
構成要件の概念を説明する。 （視準望遠鏡）視準望遠鏡は、光波測距用の送光光軸及
び受光光軸と平行な光軸を有する望遠鏡とすることがで
きる。この視準望遠鏡の光軸は、送光光軸及び受光光軸
と同軸であっても別個の光軸であっても良い。

【００１１】（傾動駆動手段）傾動駆動手段は、基台と
視準望遠鏡とを可撓管によって接続する構造に基づいて
構成されても良いし、基台と視準望遠鏡とをボールジョ
イントによって接続する構造に基づいて構成されても良
い。しかしながら、機械強度や制御の容易性を考慮する
と、直交する２軸を有するユニバーサルジョイントとす
ることが望ましい。

【００１２】その場合、傾動駆動手段は、基台と視準望
遠鏡との間に設けられた中間部材と、第１の軸回りに基
台と中間部材とを相対回転させる第１回転手段と、第１
の軸に直交する方向を向いた第２の軸回りに中間部材と
視準望遠鏡とを相対回転させる第２回転手段とから構成
することができる。これら第１回転手段及び第２回転手
段は、電磁力，磁力，空気圧にて作動するアクチュエー
タとすることができる。電磁力で作動するアクチュエー
タとする場合には、サーボモータ，ステップモータ，パ
ルスモータ等のモータとすることができる。なお、ここ
でいう「直交」とは、ねじれの位置を含む概念である。
即ち、視準望遠鏡の視野内において、各軸の回転による
視野の移動方向が直交していれば良い。

【００１３】傾動駆動手段がこのように構成される場合
には、制御手段は、指示表示が表示される座標位置を示
す各座標軸の値のうち、一方の値に基づいて前記第１回
転手段を回転させ、他方の値に基づいて前記第２回転手
段を回転させるように構成することができる。

【００１４】（表示手段）表示手段は、視準望遠鏡を構
成する対物レンズによる物体像の結像位置に配置されて
いることが望ましいが、物体像の結像位置は物体距離に
より前後するので、結像位置近傍にあれば十分である。
この表示手段は、視準用のピント板を兼ねていても良
い。この場合には、表示手段の表面に視準線が描かれ
る。これに対して、表示手段と視準用のピント板が別個
に設けられていても良い。この場合には、ハーフミラー
等を用いて、表示手段による指示表示と視準用の視準線
が重なって見えるように構成される。

【００１５】表示手段によって表示される指示表示は、
矢印やその他の記号のポインタとすることができる。 （２次元方向指示入力手段）２次元方向指示入力手段
は、２次元の動作方向及び動作量を入力するポインティ
ングデバイスとすることができる。このポインティング
デバイスとしては、トラックボールの他に、マウス，ジ
ョイスティック，タブレット（digitizing pad），等を
使用しても良い。この２次元方向指示手段は、トータル
ステーション本体に内蔵されていても良いし、有線又は
無線でトータルステーションに接続された外部装置とし
て構成されていても良い。

【００１６】（記憶手段）指示表示の座標値を保持する
記憶手段を更に備えていても良い。この場合、表示手段
はこの記憶手段から読み出した座標値に対応した座標位
置に指示表示を行うとともに、表示移動手段は２次元方
向指示入力手段によって入力された２次元の方向指示に
従って記憶手段に保持された座標値を更新するように構
成することができる。

【００１７】（分解手段）２次元方向指示入力手段によ
って入力された方向指示を直交する２方向成分に分解す
る分解手段を備えていても良い。この場合、表示移動手
段は、この分解手段によって分解された２方向成分の夫
々に応じて、前記座標値の各座標軸の値を更新するよう
に構成することができる。

【００１８】（確定手段）制御手段が制御タイミングを
確定する確定手段を更に備えても良い。このように構成
すると、制御手段は、確定手段によって確定される以前
においては傾動駆動手段を動作させず、確定後に一挙に
動作させる。従って、その間に入力された２次元方向指
示に逐一応じて無駄な動作をすることが防止される。

【００１９】

【実施例１】以下、図面に基づいて本発明の第１実施例
を説明する。 ＜トータルステーションの外形＞図１は、トータルステ
ーションの外観を示す正面図である。この図１から明ら
かなように、トータルステーションは、大きく分けて、
視準望遠鏡部１，本体部２，基台部３，及び整準ブロッ
ク４から構成されている。

【００２０】中間部材としての本体部２は、正面から見
て略Ｕ字状の外形を有しており、その正面に、２次元位
置情報入力部５が着脱自在に取り付けられている。視準
望遠鏡部１は、視準望遠鏡，並びに、光波測距を行うた
めの送光装置及び受光装置を、一体に有している。図１
では、視準望遠鏡の接眼レンズ１ａが手前を向いている
状態が示されている。また、視準望遠鏡部１は、軸６に
よって本体部２のＵ字状凹部２ａ内に軸支され、紙面の
上下方向に沿って立てた面内で回転可能となっている。

【００２１】この軸６の一端には円盤状の透明スケール
７ａが固着されており、本体部２内にて回転可能となっ
ている。一方、本体部２内には、この透明スケール７ａ
上に描かれたパターンを読み取る検出装置７ｂが固設さ
れている。これら透明スケール７ａ及び検出装置７ｂか
ら垂直方向エンコーダ７が構成されて、視準望遠鏡部１
と本体部２との間の相対角度が検出されるのである。

【００２２】また、本体部２内には、第２の軸としての
軸６を回転させて視準望遠鏡部１の高度角調整を行う第
１回転手段としての高度角回転駆動部８が固設されてい
る。この高度角駆動部８は、パルスモータと軸６を回転
させるための減速ギヤ列とからなっている。なお、パル
スモータと軸６との間には、図示せぬ摩擦クラッチが介
在している。従って、視準望遠鏡部１を手で掴んで強制
的に回転させることも可能である。

【００２３】基台部３は、円柱状の形状を有している。
基台部３は、軸６の方向に直交する方向を向いた軸９に
よって本体部２の底面２ｂに軸支され、紙面の左右方向
に沿って立てた面内で回転可能となっている。

【００２４】基台部３内には、第１の軸としての軸９を
回転させて本体部２の水平角調整を行う第２回転手段と
しての水平角回転駆動部１０が固設されている。この水
平角駆動部１０は、パルスモータと軸９を回転させるた
めの減速ギヤ列とからなっている。なお、パルスモータ
と軸９との間には、図示せぬ摩擦クラッチが介在してい
る。従って、本体部２を手で掴んで強制的に回転させる
ことも可能である。

【００２５】なお、基台部３の上面には円盤状のスケー
ル１１ａが設けられている。一方、本体部２内には、こ
のスケール１１ａ上に描かれたパターンを読み取る検出
装置１１ｂが固設されている。これらスケール１１ａ及
び検出装置１１から水平方向エンコーダ１１が構成され
て、基台部３と本体部２との間の相対角度が検出される
のである。

【００２６】整準ブロック４は、基台部３と同軸の円柱
形状を有している。この整準ブロック４には、基台部３
との間の間隔を調整するための図示せぬ整準ネジが、そ
の周方向の等角度間隔の３点に設けられている。従っ
て、整準ブロック４と基台部３との間を、相対的にあら
ゆる方向に傾けることができる。即ち、整準ブロック４
がどのような方向に傾いていても、本体部２及び視準望
遠鏡部１の水平方向回転面を水平に保つことができる。

【００２７】以上の機械構成により、視準望遠鏡部１
は、地面に対して固定された基台部３に対してあらゆる
方向を向くことができる。即ち、本体部２，軸６，９，
高度角回転駆動部８，及び水平角回転駆動部１０によ
り、傾動手段が構成される。そして、この時の視準望遠
鏡の方向は、垂直方向エンコーダ７及び水平方向エンコ
ーダ１１によって測定される。 ＜視準望遠鏡の構成＞次に、視準望遠鏡部１内の視準望
遠鏡の光学構成を説明する。図２は、その視準望遠鏡の
光学構成の概略を示す光学構成図である。図２におい
て、視準望遠鏡は、視準光軸ｌに沿って物体（測定対
象）側から順に、対物光学系１６，ダイクロイックプリ
ズム１７，液晶表示板２２，接眼光学系１８から構成さ
れている。

【００２８】対物光学系１６は、物体からの光を収束さ
せて、物体の実像を結像させる結像レンズである。ダイ
クロイックプリズム１７は、光軸ｌに対して斜めに傾斜
した接合面を有している。この接合面には、特定の波長
域の光のみを反射するとともにその他の波長の光を全て
透過する反射コーティングが施されている。従って、物
体からの光の殆どは、このダイクロイックプリズム１７
を透過する。

【００２９】表示手段としての液晶表示板２２は、視準
用焦点板を兼用する透明部材である。即ち、この液晶表
示板２２の接眼光学系側の面は、対物光学系１６の焦点
に位置し、無限遠にある物体の実像が結像する。この面
上には、図３に示すような十字線ｒが描かれている。こ
の十字線ｒの交点は、光軸ｌの位置と一致している。従
って、物体の実像がこの十字線ｒの交点に位置する時に
は、この物体が光軸ｌ上に位置しているということが判
る。また、液晶表示板２２は、その全面がドットマトリ
ックス状のセルからなる液晶ディスプレイとなってい
る。即ち、液晶表示板２２を構成する各セルは、電荷が
与えられてない時には対物光学系１６からの光を透過す
るが、電荷が与えられた時には対物光学系１６からの光
を遮断する。従って、各セルに選択的に電荷が与えられ
ることにより、図３に示すような指示表示としての矢印
型の視準ポインタ（カーソル）Ｐが、影として表示され
るのである。

【００３０】接眼光学系１８は、液晶表示板２２上の十
字線ｒ及び視準ポインタＰ，並びに液晶表示板２２表面
近傍に結像された物体の実像を拡大観察するための正レ
ンズ群である。

【００３１】なお、対物光学系１６は、光波測距用測距
光の送光／受光系によって兼用されている。即ち、光波
測距ユニット１９は、ダイクロイックプリズム１７の接
合面において反射される波長域内の測距光を、所定周波
数で変調しつつ出射する。すると、この測距光は、ダイ
クロイックプリズム１７の接合面にて反射され、対物光
光学系１６により光軸ｌと平行にされて、送光される。
測定対象点に配置されたコーナーキューブによって測距
光が反射されると、その戻り光が光軸ｌに沿って対物光
学系１６に再入射する。この戻り光は、ダイクロイック
プリズム１７にて反射されて、光波測距ユニット１９に
よって受光される。この戻り光によって、光波測距ユニ
ット１９は、測距光出射時の変調位相と戻り光の位相と
の位相差を検出する。 ＜２次元位置情報入力部の構成＞図１に戻り、２次元方
向指示入力手段としての２次元位置情報入力部５につい
て説明する。この２次元位置情報入力部５は、回転操作
されるトラックボール５１の回転方向及び回転量とし
て、２次元位置情報を入力するポインティングデバイス
である。図４は、この２次元位置情報入力部５を図１の
矢印IV方向から見た状態を示す平面図である。

【００３２】２次元位置情報入力部５は、その側面５ａ
によって本体部２に着脱自在となっている。また、この
２次元位置情報入力部５の上面中央には、トラックボー
ル５１が全方向に回転自在，且つ脱落不能な状態ではめ
込まれている。また、トラックボール５１を挟んで本体
部２と反対側には、確定キー（クリックボタン）５５が
設けられている。なお、２次元位置情報入力部５と本体
部２との間ではケーブル５６によってデータ授受がなさ
れているので、２次元位置情報入力部５を本体部２から
外して使用することが可能である。

【００３３】このトラックボール５１の回転方向及び回
転量についての情報（２次元位置情報）は、液晶表示板
２２上の視準ポインタ（カーソル）Ｐを移動させるのに
用いられる。即ち、トラックボール５１を図４における
下側（前側）から上側（後側）へ回転させると、視準ポ
インタＰが視野内（液晶表示板２２上）で上方に移動す
る。反対に、トラックボール５１を図４における上側
（後側）から下側（前側）へ回転させると、視準ポイン
タＰが視野内（液晶表示板２２上）で下方に移動する。
また、トラックボール５１を図４における左側から右側
へ回転させると、視準ポインタＰが視野内（液晶表示板
２２上）で右方に移動する。反対に、トラックボール５
１を図４における右側から左側へ回転させると、視準ポ
インタＰが視野内（液晶表示板２２上）で左方に移動す
る。なお、トラックボール５１を斜め方向に回転させる
と、この回転方向に応じて、視準ポインタＰが斜め方向
に移動する。

【００３４】この２次元位置情報入力部５の内部構成
を、図５のブロック図に示す。図５における鉛直方向パ
ルスカウント部５２は、任意の方向に回転するトラック
ボール５１の前後方向の回転成分に応じてパルスを発生
するエンコーダである。即ち、この鉛直方向パルスカウ
ント部５２は、前後方向成分における回転量及び回転の
向きに応じて、この向きを示すパルスを所定個数発生す
るのである。鉛直方向パルスカウント部５２にて発生し
たパルスは、移動量計算部通信部５４に入力される。

【００３５】同様に、水平方向パルスカウント部５３
は、任意の方向に回転するトラックボール５１の左右方
向の回転成分に応じてパルスを発生するエンコーダであ
る。即ち、この水平方向パルスカウント部５３は、水平
方向成分における回転量及び回転の向きに応じて、この
向きを示すパルスを所定個数発生するのである。水平方
向パルスカウント部５３にて発生したパルスは、移動量
計算部通信部５４に入力される。

【００３６】これら鉛直方向パルスカウント部５２及び
水平方向パルスカウント部５３は、トラックボール５１
の回転を、夫々の方向成分としてパルスに変換するの
で、分解手段として機能する。

【００３７】また、確定手段としての確定キー５５は、
押下された時に一個のパルス（確定パルス）を移動量計
算部通信部５４に入力する。移動量計算部通信部５４
は、受信したパルスを所定のフォーマットに変換して、
ケーブル５６（図１参照）を通じて本体部２内の演算処
理部に送信する回路である。 ＜トータルステーションの内部回路＞次に、２次元位置
情報入力部５からの２次元位置情報を受信して高度角回
転駆動部８及び水平角回転駆動部１０を制御するための
回路の構成を、図６のブロック図に基づいて説明する。

【００３８】図６において、２次元位置情報入力部５
は、分割部１２を介して演算処理部１３に接続されてい
る。この演算処理部１３には、高度角回転駆動部８，水
平角回転駆動部１０，視準ポインタ座標位置メモリ１
４，及び望遠鏡内視準ポインタ表示装置１５が接続され
ている。

【００３９】分割部１２は、２次元位置情報入力部５か
ら送信された２次元入力情報を、１次元づつのパルス
（鉛直方向パルスカウント部５２にて発生した前後方向
の回転成分を示すパルス，水平方向パルスカウント部５
３にて発生した左右方向の回転成分を示すパルス）及び
確定パルスに分離する回路である。

【００４０】表示手段としての望遠鏡内視準ポインタ表
示装置１５は、液晶表示板２２に視準ポインタＰの表示
を行うドライバである。記憶手段としての視準ポインタ
座標位置メモリ１４は、液晶表示板２２上にて現在視準
ポインタＰが表示されている座標位置についてのデータ
（ｘ，ｙ）を格納しているメモリである。この座標位置
とは、図３に示すように液晶表示板２２の表面に描かれ
ている十字線の一方をＸ軸，他方をＹ軸，交点を原点と
して座標空間を定義した場合における視準ポインタＰの
表示位置である。

【００４１】演算処理部１３は、トータルステーション
全体の制御を行う処置装置であり、光波測距ユニット１
９からの位相差データに基づく測距値の算出，垂直方向
エンコーダ７からのデータ及び水平方向エンコーダ１１
からのデータに基づく測角値の算出，これら測距値及び
測角値に対するデータ処理，等を実行する。

【００４２】演算処理部１３は、また、視準ポインタ座
標位置メモリ１４に格納されているデータ（ｘ，ｙ）を
読み出し、望遠鏡内視準ポインタ表示装置１５に対し
て、液晶表示板２２上の当該データが示す座標位置に視
準ポインタＰを表示させる。表示移動手段としての演算
処理部１３は、分割部１２から各次元のパルスが入力さ
れた時には、この各次元のパルスの数及びそれが示す向
きに従って視準ポインタ座標位置メモリ１４内のデータ
（ｘ，ｙ）を更新するとともに、この更新後のデータ
（ｘ，ｙ）に従って、液晶表示板２２上の視準ポインタ
Ｐを移動させる。制御手段としての演算処理部１３は、
分割部１２から確定パルスが入力された時には、その時
点における視準ポインタ座標位置メモリ１４内のデータ
（ｘ，ｙ）に基づいて、各駆動部８，１０内パルスモー
タの駆動量及び駆動の向きを算出し、この駆動量及び駆
動の向きに応じた駆動パルスをこれら各駆動部８，１０
に送出する。 ＜表示駆動制御処理＞図７は、望遠鏡内視準ポインタ表
示装置１５に液晶表示板２２上での視準ポインタ表示を
行わせるとともに各駆動部８，１０内パルスモータを駆
動するために図６の制御演算部１３において実行される
処理の内容を示すフローチャートである。

【００４３】このフローチャートは、トータルステーシ
ョンに電源を投入することによりスタートする。そし
て、最初のＳ０１において、初期設定を行う。即ち、視
準ポインタ座標位置メモリ１４内に、原点を示すデータ
（ｘ＝０，ｙ＝０）を設定する。

【００４４】次のＳ０２では、トラックボールの移動量
に応じた視準ポインタの位置を計算する。即ち、分割部
１２から前後方向の回転成分を示すパルスが入力されて
いる時には、前後方向パルスカウント値に第１の定数を
掛けて座標上の距離値に変換し、これを視準ポインタ座
標位置メモリ１４内のＸ軸座標値（ｘ）に加算する。こ
の前後方向パルスカウント値は、正負両極性をとり、前
側から後側への向きを示すパルスが入力された場合にイ
ンクリメントされ、後側から前側への向きを示すパルス
が入力された場合にデクリメントされ、このＳ０２の計
算が完了するとクリアされる。同様に、分割部１２から
左右方向の回転成分を示すパルスが入力されている時に
は、左右方向パルスカウント値に第１の定数を掛て座標
上の距離値に変換し、これを視準ポインタ座標位置メモ
リ１４内のＹ軸座標値（ｙ）に加算する。この左右方向
パルスカウント値も、正負両極性をとり、左側から右側
への向きを示すパルスが入力された場合にインクリメン
トされ、右側から左側への向きを示すパルスが入力され
た場合にデクリメントされ、このＳ０２の計算が完了す
るとクリアされる。なお、第１の定数は、トラックボー
ル５１の回転に対する視準ポインタＰの移動のレスポン
スを可変とするために変更可能となっている。

【００４５】次のＳ０３では、Ｓ０２によって更新され
た視準ポインタ座標位置メモリ１４内の座標位置データ
（ｘ，ｙ）に従って、望遠鏡内視準ポインタ表示装置１
５に対して、液晶表示板２２上での視準ポインタＰの表
示を行わしめる（表示移動手段に対応）。電源投入後に
未だパルスの入力がない時には、液晶表示板２２の中心
に視準ポインタＰが表示されることになる。

【００４６】次のステップＳ０４では、確定キー５５が
押されたかどうかをチェックする。即ち、分割部１２か
ら確定パルスの入力があったか否かをチェックする。そ
して、確定キー５５が押されていない場合，即ち確定パ
ルスの入力がない場合には、処理をＳ０２に戻し、今回
のＳ０２処理後にカウントされたパルスカウント値に応
じた処理を行う。

【００４７】これに対して、確定キー５５が押された場
合，即ち確定パルスの入力があった場合には、ステップ
Ｓ０５において視準ポインタＰと望遠鏡の中心との間の
距離を求める。この演算では、原点の座標値（０，０）
から現時点において視準ポインタ座標位置メモリ１４内
に格納されているデータの座標値（ｘ，ｙ）を減算する
ことによって、各座標軸上での距離が算出される。従っ
て、Ｘ座標軸上の距離は（−ｘ）となり、Ｙ軸座標上の
距離は（−ｙ）となる。

【００４８】次のＳ０６では、求めた距離を元に、高度
角及び水平角の回転量を求める。即ち、Ｘ座標軸上の距
離値に第２の定数を掛けることにより、高度角回転駆動
部８内のパルスモータの駆動量（鉛直方向回転量）を算
出する。また、Ｙ軸座標上の距離値に第３の定数を掛け
ることにより、水平角回転駆動部１０内のパルスモータ
の駆動量（水平方向回転量）を算出する。

【００４９】次のＳ０７では、Ｓ０６にて計算した回転
量に基づいて、水平方向又は／及び鉛直方向の回転を行
う。即ち、Ｓ０６にて計算した鉛直方向回転量に応じた
駆動パルスを発生し、高度角回転駆動部８に向けて出力
する。同時に、水平方向回転量に応じた駆動パルスを発
生し、水平角回転駆動部１０に向けて出力する。このス
テップを実行した後、次回の測量に備えて、処理をＳ０
１に戻す。 ＜実施例の作用＞以上に説明した構成を有する本実施例
のトータルステーションの視準動作の手順を、図８のフ
ローチャートに基づいて説明する。なお、この視準動作
を始める前提として、作業者は、予め整準ブロック４に
よる整準を行うとともに視準望遠鏡の視度調整及びピン
ト合わせを行って、ターゲット（コーナーキューブ）が
明瞭に見え得るようにしておくものとする。

【００５０】トータルステーションに電源を投入した後
で、作業者は、本体部２を基台部３に対して手動回転さ
せるとともに視準望遠鏡部１を本体部２に対して手動回
転させて、視準望遠鏡部１の方向を適宜調整し、視準望
遠鏡の視野内にターゲット（コーナーキューブ）を捉え
る（Ｓ１１）。なお、この時点において、視準ポインタ
Ｐは、視野の中央（視準線ｒの交点位置）に表示されて
いる。

【００５１】ターゲット（コーナーキューブ）を視野内
に捉えると、作業者は、トラックボール５１を回転させ
て視準ポインタＰを移動させる。即ち、作業者は、視野
の面内おいて、視準ポインタＰからターゲット（コーナ
ーキューブ）像へ向かう方向に合わせて、トラックボー
ル５１を対応方向へ回転させる。すると、このトラック
ボール５１の回転量の各方向成分（前後方向成分，左右
方向成分）に応じたパルスが演算処理部１３に入力さ
れ、視準ポインタ座標メモリ１４内の座標位置データ
（ｘ，ｙ）が更新されるとともに、視準ポインタＰがタ
ーゲット（コーナーキューブ）の方へ移動される。な
お、トラックボール５１を回転させすぎて、視準ポイン
タＰがターゲット（コーナーキューブ）中心を越えてし
まった場合は、トラックボール５１を逆向きに回転させ
る。すると、この向きの変化が検出されて、視準ポイン
タＰが逆向きに移動される。作業者は、このトラックボ
ール５１の回転作業を、視準ポインタＰがターゲット
（コーナーキューブ）の中心と重なるまで行う（Ｓ１
２）。従って、この時点において視準ポインタ座標メモ
リ１４内に格納されている座標位置データ（ｘ，ｙ）
は、液晶表示画面２２上におけるターゲット（コーナー
キューブ）中心の座標に対応していることになる。

【００５２】次に、作業者は確定キー５５を押す（Ｓ１
３）。すると、ターゲット（コーナーキューブ）中心の
座標位置に対応している座標データ（ｘ，ｙ）に基づい
て、この座標位置と座標中心との間の距離を解消するよ
うに、高度角回転駆動部８及び水平角回転駆動部１０が
所定方向に所定量回転される。その結果、ターゲット
（コーナーキューブ）中心が視野中心に合致して、視準
作業が完了する。

【００５３】このように、本実施例によれば、視準望遠
鏡を斜め方向に微調整する場合でも、斜め方向に視準望
遠鏡を調整（回転）する指示を、２次元位置情報入力部
５によって一動作だけで入力することができる。また、
予め正確な指示を入力した後で、一挙に両駆動部８，１
０を回転させるので、各駆動部８，１０の正転・反転を
繰り返してターゲット（コーナーキューブ）中心を視野
中心に追い込むといった無駄な駆動をする必要がない。
従って、作業者は、片手の指一本でも短時間で視準微調
整作業を行うことができる。

【００５４】

【実施例２】本発明の第２実施例は、第１実施例に比較
して、液晶表示板が視準用望遠鏡の光軸ｌから外れて設
けられている点のみが相違し、その他の構成を同一とす
る。以下では、この相違点についてのみ説明し、その他
の構成の説明を省略する。 ＜視準望遠鏡の構成＞次に、視準望遠鏡部１内の視準望
遠鏡の光学構成を説明する。図９は、その視準望遠鏡の
光学構成の概略を示す光学構成図である。図２におい
て、ダイクロイックプリズム１７と接眼光学系１８との
間には、光軸ｌに対して４５゜傾けたハーフミラー２０
が固設されている。このハーフミラー２０は、その接眼
側の面が反射面となっている。この反射面に関して、対
物光学系１６の焦点位置と光学的透過位置には、液晶表
示板２１が固設されている。この液晶表示板２１のハー
フミラー側面には、図３に示すような十字線ｒが描かれ
ている。この十字線ｒの交点は、光軸ｌの位置と光学的
に等価な位置となっている。従って、接眼光学系１８を
覗くと、光軸ｌ上の物体とこの十字線ｒの交点が重なっ
て見える。この液晶表示板２１は、その全面がドットマ
トリックス状のセルからなる液晶ディスプレイとなって
いるとともに、その背面に外部光が導入されている。そ
して、この液晶表示板２１は、望遠鏡内視準ポインタ表
示装置１５によって駆動される。従って、各セルに選択
的に電荷が与えられることにより、接眼光学系１８を覗
いた時に図３に示すような矢印型の視準ポインタ（カー
ソル）Ｐの影が物体像に重なって見えるようになるので
ある。 ＜実施例の作用＞本第２実施例によると、第１実施例と
同じ作用を奏することができる。

【００５５】以上説明した各実施例では、視準ポインタ
Ｐの初期位置が座標原点であるとしたが、それに対応す
る座標データが視準ポインタ座標位置メモリ１４内に格
納されている限り、視準ポインタＰの初期位置はどこで
あっても良い。

【００５６】

【発明の効果】以上のように構成した本発明のトータル
ステーションによると、２次元方向指示入力手段によっ
て方向指示を入力するだけで、視準望遠鏡の傾動方向及
び傾動量を予め指定することができる。そして、指定さ
れた傾動方向及び傾動量に基づいて、傾動駆動手段が視
準望遠鏡を傾動駆動するので、短時間で視準作業を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例によるトータルステーシ
ョンの外観を示す正面図

【図２】 図１の視準望遠鏡部内の光学構成図

【図３】 接眼光学系を介して見た液晶表示板を示す図

【図４】 図１のIV方向から２次元位置情報入力部を見
た平面図

【図５】 ２次元位置情報入力部の内部回路を示すブロ
ック図

【図６】 トータルステーションの内部回路を示すブロ
ック図

【図７】 図６の演算処理部で実行される視準制御処理
を示すフローチャート

【図８】 本発明の第１実施例による視準作業の手順を
示すフローチャート

【図９】 本発明の第２実施例によるトータルステーシ
ョンにおける視準望遠鏡部内の光学構成図

【符号の説明】

１ 視準望遠鏡部 ２ 本体部 ３ 基台部 ５ ２次元位置情報入力部 ６ 軸 ８ 高度角回転駆動部 ９ 軸 １０ 水平角回転駆動部 １３ 演算処理部 １４ 視準ポインタ座標位置メモリ １５ 液晶表示板 ５１ トラックボール ５２ 鉛直方向パルスカウント部 ５３ 水平方向パルスカウント部 ５５ 確定キー

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台に対して任意方向に傾動自在に設けら
   れた視準望遠鏡を有するトータルステーションにおい
   て、前記基台と、 対物光学系，この対物光学系の焦点位置近傍にその光軸
   に直交して配置された透明な表示板，及び、前記対物光
   学系によって形成された実像を拡大する接眼光学系を含
   む前記視準望遠鏡と、 前記基台に対して前記視準望遠鏡を任意方向に傾動駆動
   する傾動駆動手段と、前記表示板上 に定義された２次元の座標空間に視準ポイ
   ンタを表示する表示手段と、 ２次元の方向及び動作量を入力する２次元方向指示入力
   手段と、 この２次元方向指示入力手段によって入力された２次元
   の方向及び動作量に従って前記表示手段によって前記表
   示板に表示されている前記視準ポインタの表示位置を移
   動する表示移動手段と、前記表示板上における前記視準ポインタの表示位置の当
   該表示板の中心との差分 に基づいて、前記傾動駆動手段
   による前記視準望遠鏡の傾動方向及び傾動量を算出し、
   算出した傾動方向及び傾動量に基づいて前記傾動駆動手
   段を制御して、前記視準望遠鏡を前記視準ポインタによ
   って示される方向に当該視準ポインタによって示される
   量だけ傾動させる制御手段とを備えたことを特徴とする
   トータルステーション。
2. 【請求項２】基台に対して任意方向に傾動自在に設けら
   れた視準望遠鏡を有するトータルステーションにおい
   て、 前記基台と、 対物光学系，前記対物光学系によって形成された実像を
   拡大する接眼光学系，この対物光学系の焦点位置と前記
   接眼光学系との間に配置されたハーフミラー，及び、こ
   のハーフミラーに関して前記対物光学系の焦点位置と光
   学的等価な位置に配置された表示板を含む前記視準望遠
   鏡と、 前記基台に対して前記視準望遠鏡を任意方向に傾動駆動
   する傾動駆動手段と、 前記表示板上に定義された２次元の座標空間に視準ポイ
   ンタを表示する表示手段と、 ２次元の方向及び動作量を入力する２次元方向指示入力
   手段と、 この２次元方向指示入力手段によって入力された２次元
   の方向及び動作量に従って前記表示手段によって前記表
   示板に表示されている前記視準ポインタの表示位置を移
   動する表示移動手段と、 前記表示板上における前記視準ポインタの表示位置の当
   該表示板の中心との差分に基づいて、前記傾動駆動手段
   による前記視準望遠鏡の傾動方向及び傾動量を算出し、
   算出した傾動方向及び傾動量に基づいて前記傾動駆動手
   段を制御して、前記視準望遠鏡を前記視準ポインタによ
   って示される方向に当該視準ポインタによって示される
   量だけ傾動させる制御手段とを備えたことを特徴とする
   トータルステーション。
3. 【請求項３】前記視準ポインタの表示位置の座標値を保
   持する記憶手段を更に備え、前記表示手段は前記表示板
   上における前記記憶手段から読み出した座標値に対応し
   た位置に前記視準ポインタを表示するとともに、前記表
   示移動手段は前記２次元方向指示入力手段によって入力
   された２次元の方向及び動作量に従って前記記憶手段に
   保持された座標値を更新することを特徴とする請求項１
   又は２記載のトータルステーション。
4. 【請求項４】前記２次元方向指示入力手段によって入力
   された動作量を前記２次元の方向に夫々対応した直交す
   る２方向成分に分解する分解手段を更に備え、前記表示
   移動手段はこの分解手段によって分解された２方向成分
   の夫々に応じて、前記座標値の各座標軸の値を更新する
   ことを特徴とする請求項３記載のトータルステーショ
   ン。
5. 【請求項５】前記傾動駆動手段は、前記基台に対して第
   １の軸を介して回転可能に支持されるとともに、当該第
   １の軸に直交する方向を向いた第２の軸を介して前記視
   準望遠鏡を回転自在に支持する中間部材と、前記 第１の軸回りに前記基台に対して前記中間部材を回
   転駆動する第１回転手段と、前記 第２の軸回りに前記中間部材に対して前記視準望遠
   鏡を回転駆動する第２回転手段とからなることを特徴と
   する請求項１又は２記載のトータルステーション。
6. 【請求項６】前記制御手段は、前記視準ポインタの座標
   位置を示す各座標軸の値のうち、一方の値に基づいて前
   記第１回転手段を回転させ、他方の値に基づいて前記第
   ２回転手段を回転させることを特徴とする請求項５記載
   のトータルステーション。
7. 【請求項７】前記視準望遠鏡は、前記対物光学系を兼用
   する光波測距ユニットを含むことを特徴とする請求項１
   又は２記載のトータルステーション。
8. 【請求項８】前記２次元方向指示入力手段は２次元の方
   向及び動作量を入力するポインティングデバイスである
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のトータルステー
   ション。
9. 【請求項９】前記２次元方向指示入力手段はトラックボ
   ールであることを特徴とする請求項１又は２記載のトー
   タルステーション。
10. 【請求項１０】前記制御手段の制御タイミングを確定す
    る確定手段を更に備えたことを特徴とする請求項１又は
    ２記載のトータルステーション。