トータルステーション
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、視準望遠鏡等の視準装置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。
【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】そこで、本発明の課題は、１個の操作部材を１方向に操作するだけで視準装置を斜め方向に回転させることができ、よって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。
【０００８】
【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な視準装置を有するトータルステーションにおいて、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装置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、前記中間部材と前記第１回転手段との間に介在された第１の摩擦クラッチと、前記第２の軸回りに前記中間部材に対して前記視準装置を回転駆動する第２回転手段と、前記視準装置と前記第２回転手段との間に介在された第２の摩擦クラッチと、前記中間部材に取り付けられ、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、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と、この分解手段によって分解された２方向成分に夫々応じて、前記第１回転手段及び前記第２回転手段を制御する制御手段とを、備えたことを特徴とする（請求項１に対応）。
【０００９】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説明する。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。
（視準装置）視準装置は、望遠鏡でも良いし、光学部材を用いない枠そのものであっても良い。望遠鏡とする場合には、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（請求項２に対応）。
【００１０】（第１回転手段，第２回転手段）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。
【００１１】（第１の軸，第２の軸）前記第１の軸は、前記基台と前記中間部材を鉛直方向に重ねた時に鉛直方向を向く軸とすることができる（請求項３に対応）。また、第１の軸と第２の軸とは互いに直交する方向を向いているが、この「直交」とは、ねじれの位置を含む概念である。即ち、視準装置によって視準する際に、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。
【００１２】（２次元方向指示入力手段）２次元方向指示入力手段は、２次元の動作方向と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（請求項４に対応）。このポインティングデバイスとしては、トラックボール（請求項５に対応）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。
【００１３】（分解手段）分解手段によって分解される直交する２方向成分は、夫々、前記第１の軸及び第２の軸に対応しているように構成されても良い（請求項６に対応）。
【００１４】
【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。
【００１５】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、視準装置としての視準望遠鏡，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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。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。
【００２２】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。
【００２３】また、２次元方向指示手段としての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（２次元の方向指示）を入力するポインティングデバイスである。この２次元位置情報入力部５によって入力された２次元位置情報に基づいて、高度角回転駆動部８及び水平角回転駆動部１０が駆動されて、視準望遠鏡部１があらゆる方向に調整（回転）されるのである。２次元位置情報入力部５におけるトラックボール５１の回転方向と視準望遠鏡部１の調整（回転）方向との関係は、次の通りである。
【００２４】即ち、トラックボール５１を図１における手前側から奥側へ回転させると、視準望遠鏡部１の対物側が下を向くように、軸６が高度角回転駆動部８によって回転駆動される。反対に、トラックボール５１を図１における奥側から手前側へ回転させると、視準望遠鏡部１の対物側が上を向くように、軸６が高度角回転駆動部８によって回転駆動される。また、トラックボール５１を図１における右側から左側へ回転させると、視準望遠鏡部１の対物側が左を向くように、軸９が水平角回転駆動部１０によって回転駆動される。反対に、トラックボール５１を図１における左側から右側へ回転させると、視準望遠鏡部１の対物側が右を向くように、軸９が水平角回転駆動部１０によって回転駆動される。
【００２５】トラックボール５１を斜め方向に回転させると、その回転方向が前後方向の成分（手前側から奥側，又はその逆へ回転する成分）及び左右方向の成分にベクトル分解され、夫々の方向成分の回転量に従って、高度角回転駆動部８及び水平角回転駆動部１０が各軸の回転駆動を行う。その結果、視準望遠鏡部１が斜め方向に調整（回転）されるのである。
【００２６】この２次元位置情報入力部５の内部構成を、図２のブロック図に示す。図２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。
【００２７】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。
【００２８】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。
【００２９】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からのパルスを受信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５５（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。
【００３０】なお、２次元位置情報入力部５と本体部２との間はケーブル５５によって接続されているので、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。
＜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（２次元の方向指示）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３のブロック図に基づいて説明する。
【００３１】２次元位置情報入力部５から送信された２次元入力情報は、分割部１２において、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５３にて発生した左右方向の回転成分を示すパルス）に分離され、夫々演算処理部１３に入力される。
【００３２】制御手段としての演算処理部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。演算処理部１３は、また、分割部１２によって入力された各次元のパルスの数及びそれが示す向きに従って、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。
＜駆動制御処理＞図４は、図３の演算処理部１３において各駆動部８，１０内パルスモータを駆動するために実行される処理の内容を示すフローチャートである。
【００３３】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、トラックボール５１が回転したかどうかをチェックする。このチェックは、何れかの回転方向成分を示すパルスが分割部１２から入力されているか否かを検知して行う。トラックボール５１が全く回転していない場合，即ち、何れの回転方向成分を示すパルスも入力されていない場合には、このチェックを繰り返す。
【００３４】これに対して、トラックボール５１が回転した場合，即ち、何れかの回転方向成分を示すパルスが入力された場合には、Ｓ０２において、トラックボールの回転量から水平方向又は／及び垂直方向の回転量を計算する。即ち、前後方向成分を示すパルスの受信個数に第１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。この駆動量には、パルスが示す回転の向きに応じて正又は負の極性が与えられる。また、左右方向成分を示すパルスの受信個数に第２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。この駆動量にも、パルスが示す回転の向きに応じて正又は負の極性が与えられる。なお、これら第１の定数及び第２の定数は、それら相互間の比率を保つことを条件に、変更することが可能である。これにより、トラックボール５１の回転に対する視準望遠鏡１の調整（回転）のレスポンスを変えることが可能となっている。
【００３５】次のＳ０３では、Ｓ０２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、Ｓ０２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、処理をＳ０１に戻し、今回のＳ０２実行後に入力したパルスに対する処理を行う。
＜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５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。
【００３６】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）。
【００３７】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を回転させる。即ち、ターゲット（コーナーキューブ）が視野中央より上に見える時にはトラックボール５１を奥側から手前側に回転させ、下に見える時には手前側から奥側に回転させ、右側に見える時には左側から右側に回転させ、左側に見える時には右側から左側に回転させる。また、ターゲット（コーナーキューブ）が視野内で斜めに偏った位置に見える時には、トラックボール５１をこの位置に応じて斜め方向に回転させる。即ち、右斜め上に見える場合には、トラックボール５１を左奥側から右手前側に向けて回転させ、左斜め上に見える場合には、トラックボール５１を右奥側から左手前側に向けて回転させ、左斜め下に見える場合には、トラックボール５１を右手前側から左奥側に向けて回転させ、右斜め下に見える場合には、トラックボール５１を左手前側から右奥側に向けて回転させる。すると、この回転方向に応じて高度角回転駆動部８及び水平角回転駆動部１０が適宜駆動され、視準望遠鏡部１の向きがターゲット（コーナーキューブ）方向に近づく。作業者は、このトラックボール５１の回転作業を、視準望遠鏡の視野中央がターゲット（コーナーキューブ）と重なるまで行う（Ｓ１２）。
【００３８】なお、トラックボール５１を回転させすぎて、ターゲット（コーナーキューブ）が視野中央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、高度角回転駆動部８及び水平角回転駆動部１０が逆向きに駆動され、視準望遠鏡部１が元の方向に戻る。
【００３９】以上の作業の結果、視準望遠鏡の視野中央がターゲット（コーナーキューブ）と重なると、この視準動作が終了したことになる。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。そして、入力された指示内容は自動的に水平方向成分及び垂直方向成分に分解され、分解された各方向成分に従って各軸６，９が回転駆動される。従って、作業者は、片手の指一本でも視準微調整作業を行うことができる。
【００４０】
【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を１方向に操作するだけで視準装置を斜め方向に回転させることができる。よって短時間でトータルステーションの視準作業を完了することができる。
【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２次元位置情報入力部の内部回路を示すブロック図
【図３】 トータルステーションの内部回路を示すブロック図
【図４】 図３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５】 本実施例による視準作業の手順を示すフローチャート
【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
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、視準望遠鏡等の視準装置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。
【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】そこで、本発明の課題は、１個の操作部材を１方向に操作するだけで視準装置を斜め方向に回転させることができ、よって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。
【０００８】
【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な視準装置を有するトータルステーションにおいて、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装置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、前記中間部材と前記第１回転手段との間に介在された第１の摩擦クラッチと、前記第２の軸回りに前記中間部材に対して前記視準装置を回転駆動する第２回転手段と、前記視準装置と前記第２回転手段との間に介在された第２の摩擦クラッチと、前記中間部材に取り付けられ、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、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と、この分解手段によって分解された２方向成分に夫々応じて、前記第１回転手段及び前記第２回転手段を制御する制御手段とを、備えたことを特徴とする（請求項１に対応）。
【０００９】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説明する。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。
（視準装置）視準装置は、望遠鏡でも良いし、光学部材を用いない枠そのものであっても良い。望遠鏡とする場合には、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（請求項２に対応）。
【００１０】（第１回転手段，第２回転手段）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。
【００１１】（第１の軸，第２の軸）前記第１の軸は、前記基台と前記中間部材を鉛直方向に重ねた時に鉛直方向を向く軸とすることができる（請求項３に対応）。また、第１の軸と第２の軸とは互いに直交する方向を向いているが、この「直交」とは、ねじれの位置を含む概念である。即ち、視準装置によって視準する際に、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。
【００１２】（２次元方向指示入力手段）２次元方向指示入力手段は、２次元の動作方向と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（請求項４に対応）。このポインティングデバイスとしては、トラックボール（請求項５に対応）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。
【００１３】（分解手段）分解手段によって分解される直交する２方向成分は、夫々、前記第１の軸及び第２の軸に対応しているように構成されても良い（請求項６に対応）。
【００１４】
【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。
【００１５】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、視準装置としての視準望遠鏡，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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。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。
【００２２】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。
【００２３】また、２次元方向指示手段としての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（２次元の方向指示）を入力するポインティングデバイスである。この２次元位置情報入力部５によって入力された２次元位置情報に基づいて、高度角回転駆動部８及び水平角回転駆動部１０が駆動されて、視準望遠鏡部１があらゆる方向に調整（回転）されるのである。２次元位置情報入力部５におけるトラックボール５１の回転方向と視準望遠鏡部１の調整（回転）方向との関係は、次の通りである。
【００２４】即ち、トラックボール５１を図１における手前側から奥側へ回転させると、視準望遠鏡部１の対物側が下を向くように、軸６が高度角回転駆動部８によって回転駆動される。反対に、トラックボール５１を図１における奥側から手前側へ回転させると、視準望遠鏡部１の対物側が上を向くように、軸６が高度角回転駆動部８によって回転駆動される。また、トラックボール５１を図１における右側から左側へ回転させると、視準望遠鏡部１の対物側が左を向くように、軸９が水平角回転駆動部１０によって回転駆動される。反対に、トラックボール５１を図１における左側から右側へ回転させると、視準望遠鏡部１の対物側が右を向くように、軸９が水平角回転駆動部１０によって回転駆動される。
【００２５】トラックボール５１を斜め方向に回転させると、その回転方向が前後方向の成分（手前側から奥側，又はその逆へ回転する成分）及び左右方向の成分にベクトル分解され、夫々の方向成分の回転量に従って、高度角回転駆動部８及び水平角回転駆動部１０が各軸の回転駆動を行う。その結果、視準望遠鏡部１が斜め方向に調整（回転）されるのである。
【００２６】この２次元位置情報入力部５の内部構成を、図２のブロック図に示す。図２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。
【００２７】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。
【００２８】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。
【００２９】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からのパルスを受信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５５（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。
【００３０】なお、２次元位置情報入力部５と本体部２との間はケーブル５５によって接続されているので、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。
＜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（２次元の方向指示）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３のブロック図に基づいて説明する。
【００３１】２次元位置情報入力部５から送信された２次元入力情報は、分割部１２において、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５３にて発生した左右方向の回転成分を示すパルス）に分離され、夫々演算処理部１３に入力される。
【００３２】制御手段としての演算処理部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。演算処理部１３は、また、分割部１２によって入力された各次元のパルスの数及びそれが示す向きに従って、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。
＜駆動制御処理＞図４は、図３の演算処理部１３において各駆動部８，１０内パルスモータを駆動するために実行される処理の内容を示すフローチャートである。
【００３３】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、トラックボール５１が回転したかどうかをチェックする。このチェックは、何れかの回転方向成分を示すパルスが分割部１２から入力されているか否かを検知して行う。トラックボール５１が全く回転していない場合，即ち、何れの回転方向成分を示すパルスも入力されていない場合には、このチェックを繰り返す。
【００３４】これに対して、トラックボール５１が回転した場合，即ち、何れかの回転方向成分を示すパルスが入力された場合には、Ｓ０２において、トラックボールの回転量から水平方向又は／及び垂直方向の回転量を計算する。即ち、前後方向成分を示すパルスの受信個数に第１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。この駆動量には、パルスが示す回転の向きに応じて正又は負の極性が与えられる。また、左右方向成分を示すパルスの受信個数に第２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。この駆動量にも、パルスが示す回転の向きに応じて正又は負の極性が与えられる。なお、これら第１の定数及び第２の定数は、それら相互間の比率を保つことを条件に、変更することが可能である。これにより、トラックボール５１の回転に対する視準望遠鏡１の調整（回転）のレスポンスを変えることが可能となっている。
【００３５】次のＳ０３では、Ｓ０２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、Ｓ０２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、処理をＳ０１に戻し、今回のＳ０２実行後に入力したパルスに対する処理を行う。
＜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５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。
【００３６】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）。
【００３７】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を回転させる。即ち、ターゲット（コーナーキューブ）が視野中央より上に見える時にはトラックボール５１を奥側から手前側に回転させ、下に見える時には手前側から奥側に回転させ、右側に見える時には左側から右側に回転させ、左側に見える時には右側から左側に回転させる。また、ターゲット（コーナーキューブ）が視野内で斜めに偏った位置に見える時には、トラックボール５１をこの位置に応じて斜め方向に回転させる。即ち、右斜め上に見える場合には、トラックボール５１を左奥側から右手前側に向けて回転させ、左斜め上に見える場合には、トラックボール５１を右奥側から左手前側に向けて回転させ、左斜め下に見える場合には、トラックボール５１を右手前側から左奥側に向けて回転させ、右斜め下に見える場合には、トラックボール５１を左手前側から右奥側に向けて回転させる。すると、この回転方向に応じて高度角回転駆動部８及び水平角回転駆動部１０が適宜駆動され、視準望遠鏡部１の向きがターゲット（コーナーキューブ）方向に近づく。作業者は、このトラックボール５１の回転作業を、視準望遠鏡の視野中央がターゲット（コーナーキューブ）と重なるまで行う（Ｓ１２）。
【００３８】なお、トラックボール５１を回転させすぎて、ターゲット（コーナーキューブ）が視野中央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、高度角回転駆動部８及び水平角回転駆動部１０が逆向きに駆動され、視準望遠鏡部１が元の方向に戻る。
【００３９】以上の作業の結果、視準望遠鏡の視野中央がターゲット（コーナーキューブ）と重なると、この視準動作が終了したことになる。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。そして、入力された指示内容は自動的に水平方向成分及び垂直方向成分に分解され、分解された各方向成分に従って各軸６，９が回転駆動される。従って、作業者は、片手の指一本でも視準微調整作業を行うことができる。
【００４０】
【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を１方向に操作するだけで視準装置を斜め方向に回転させることができる。よって短時間でトータルステーションの視準作業を完了することができる。
【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２次元位置情報入力部の内部回路を示すブロック図
【図３】 トータルステーションの内部回路を示すブロック図
【図４】 図３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５】 本実施例による視準作業の手順を示すフローチャート
【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
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】基台に対して任意方向に傾動自在な視準装置を有するトータルステーションにおいて、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装置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、前記中間部材と前記第１回転手段との間に介在された第１の摩擦クラッチと、前記第２の軸回りに前記中間部材に対して前記視準装置を回転駆動する第２回転手段と、前記視準装置と前記第２回転手段との間に介在された第２の摩擦クラッチと、前記中間部材に取り付けられ、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、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と、この分解手段によって分解された２方向成分に夫々応じて、前記第１回転手段及び前記第２回転手段を制御す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。
【請求項２】前記視準装置は、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であることを特徴とする請求項１記載のトータルステーション。
【請求項３】前記第１の軸は、前記基台と前記中間部材を鉛直方向に重ねた時に鉛直方向を向く軸であることを特徴とする請求項１記載のトータルステーション。
【請求項４】前記２次元方向指示入力手段は２次元の動作方向と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記載のトータルステーション。
【請求項５】前記２次元方向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記載のトータルステーション。
【請求項６】前記直交する２方向成分は、夫々、前記第１の軸及び第２の軸に対応していることを特徴とする請求項１記載のトータルステーション。
【請求項１】基台に対して任意方向に傾動自在な視準装置を有するトータルステーションにおいて、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装置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、前記中間部材と前記第１回転手段との間に介在された第１の摩擦クラッチと、前記第２の軸回りに前記中間部材に対して前記視準装置を回転駆動する第２回転手段と、前記視準装置と前記第２回転手段との間に介在された第２の摩擦クラッチと、前記中間部材に取り付けられ、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、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と、この分解手段によって分解された２方向成分に夫々応じて、前記第１回転手段及び前記第２回転手段を制御す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。
【請求項２】前記視準装置は、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であることを特徴とする請求項１記載のトータルステーション。
【請求項３】前記第１の軸は、前記基台と前記中間部材を鉛直方向に重ねた時に鉛直方向を向く軸であることを特徴とする請求項１記載のトータルステーション。
【請求項４】前記２次元方向指示入力手段は２次元の動作方向と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記載のトータルステーション。
【請求項５】前記２次元方向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記載のトータルステーション。
【請求項６】前記直交する２方向成分は、夫々、前記第１の軸及び第２の軸に対応していることを特徴とする請求項１記載のトータルステーション。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【特許番号】特許第３５１７３０３号（Ｐ３５１７３０３）
【登録日】平成１６年１月３０日（２００４．１．３０）
【発行日】平成１６年４月１２日（２００４．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−８４３６４
【出願日】平成７年４月１０日（１９９５．４．１０）
【公開番号】特開平８−２８５５７５
【公開日】平成８年１１月１日（１９９６．１１．１）
【審査請求日】平成１３年１１月１９日（２００１．１１．１９）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【参考文献】
【文献】特開 平７−６３５５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−２８８７５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−８１７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平６−４３９１５（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成１６年１月３０日（２００４．１．３０）
【発行日】平成１６年４月１２日（２００４．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成７年４月１０日（１９９５．４．１０）
【公開番号】特開平８−２８５５７５
【公開日】平成８年１１月１日（１９９６．１１．１）
【審査請求日】平成１３年１１月１９日（２００１．１１．１９）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【参考文献】
【文献】特開 平７−６３５５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−２８８７５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−８１７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平６−４３９１５（ＪＰ，Ｕ）
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