專利名稱：測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量裝置，且特別是設(shè)計具有追蹤功能的測量裝置。
背景技術(shù)：
作為用于測量距離、水平角度和垂直角度的測量裝置，過去已知一 種設(shè)置有追蹤功能的測量裝置。在此類型的測量裝置中，通過校準(zhǔn)設(shè)置
在測量裝置上的望遠鏡而校準(zhǔn)目標(biāo)反射體(靶標(biāo))諸如角隅棱鏡(corner cube)。追蹤光從經(jīng)過校準(zhǔn)的望遠鏡投射，且當(dāng)移動靶標(biāo)(target)時， 接收到來自耙標(biāo)的反射光且可以自動地追蹤靶標(biāo)。
通常，在具有追蹤功能的測量裝置中，在測量裝置上沒有指派操作 者。把標(biāo)由測量操作者支持，且測量操作者為每個測量點移動靶標(biāo)。假 如輩巴標(biāo)的運動速度超過測量裝置的隨動(following)速度且靶標(biāo)離開校準(zhǔn) 望遠鏡的視場，或假如有障礙物諸如樹木、車輛、人等暫時進入介于測 量裝置與靶標(biāo)之間的空間，且障礙物截斷了校準(zhǔn)望遠鏡的光程，則測量 裝置不能從靶標(biāo)接收反射光，且可能中斷自動追蹤操作。
其原因在于，在廣泛使用的校準(zhǔn)望遠鏡中，視場角(視角)是如同 約1°般小的且為追蹤目的而檢測反射光的范圍太過狹窄。
當(dāng)中斷了對靶標(biāo)的追蹤時，測量裝置開始操作以搜索靶標(biāo)。在搜索 操作中，在自上而下和從左到右方向上的預(yù)定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)望遠鏡而 同時投射追蹤光用于掃描，并檢測到靶標(biāo)。
如上所述，校準(zhǔn)望遠鏡的視場免很小。為了重新檢測靶標(biāo)，有必要 具有更精細的掃描間距(pitch)并增加掃描操作次數(shù)。
為此，當(dāng)追蹤被中斷時，需要大量時間用于再次檢測靶標(biāo)并用于啟 動追蹤操作。此外，在光程頻繁地被障礙物截斷的工作狀況下，存在著 測量操作的工作效率被極大降低的問題。
在JP-A-07-198383、 JP-A-2000-346645和JP-A-2004-170354中披露 了具有追蹤功能的測量裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所獲得的是提供具有追蹤功能的測量裝置，則在錯過目標(biāo)反 射體且不能進行自動追蹤操作時，有可能通過該測量裝置快速地重新檢 測目標(biāo)反射體、減少恢復(fù)自動追蹤操作的時間、并改進測量操作的效率
為得到上述目的，本發(fā)明提供了具備追蹤功能的測量裝置，測量裝
置包舍具有第一固體圖像拾取元件的第一圖像拾取裝置、具有第二固 體圖像拾取元件的第二圖像拾取裝置、用于控制第 一圖像拾取裝置和笫 二圖像拾取裝置的圖像拾取狀況(condition)的圖像拾取控制裝置、和
用于基于在第一固體圖像拾取元件獲取的靶標(biāo)圖像信號或基于在第二 固體圖像拾取元件獲取的靶標(biāo)圖像信號來控制靶標(biāo)追蹤操作的控制單 元，其中第 一 圖像拾取裝置可以采集到比通過笫二圖像拾取裝置更寬范 圍的圖像，且其中圖像拾取控制裝置進行控制，從而當(dāng)靶標(biāo)圖像在第二 固體圖像拾取元件的靶標(biāo)光檢測范圍以外時通過第 一 圖像拾取裝置采 集靶標(biāo)圖像；并且圖像拾取控制裝置進行控制，從而當(dāng)?shù)谝还腆w圖像拾 取元件所檢測到的輩巴標(biāo)圖像在預(yù)定范圍內(nèi)時通過第二圖像拾取裝置采 集靶標(biāo)圖像。同樣，本發(fā)明提供了測量裝置，其中控制單元基于在第一 固體圖像拾取元件獲取的靶標(biāo)圖像信號而搜索靶標(biāo)，并基于在第二固體 圖像拾取元件獲取的靶標(biāo)圖像信號而為測量進行校準(zhǔn)。此外，本發(fā)明提 供了測量裝置，其中設(shè)置了包括第二圖像拾取裝置的光軸的預(yù)定范圍， 且當(dāng)?shù)诙腆w圖像拾取元件靶標(biāo)光檢測位置被包括在預(yù)定范圍內(nèi)時在 第二固體圖像拾取元件上進行掩膜處理(mask processing)從而采集預(yù) 定范圍的光檢測信號，且基于預(yù)定范圍的光檢測信號進行追蹤操作。同 樣，本發(fā)明提供了測量裝置，其中當(dāng)靶標(biāo)的光檢測位置在預(yù)定范圍以外 時，取消掩膜處理并基于來自第二固體圖像拾取元件的光檢測信號進行 追蹤操作。
本發(fā)明提供了具有追蹤功能的測量裝置，該測量裝置包括具有第一 固體圖像拾取元件的第一圖像拾取裝置、具有第二固體圖像拾取元件的 第二圖像拾取裝置、用于控制第 一 圖像拾取裝置和笫二圖像拾取裝置的 圖像拾取狀況的圖像拾取控制裝置、和用于基于在第一固體圖像拾取元 件處獲取的靶標(biāo)圖像信號或基于在第二固體圖像拾取元件處獲取的靶 標(biāo)圖像信號來控制靶標(biāo)追蹤操作的控制單元，其中第 一 圖像拾取裝置可 以采集比通過第二圖像拾取裝置更寬范圍的圖像，且其中圖像拾取控制
4裝置進行控制，從而當(dāng)靶標(biāo)圖像在第二固體圖像拾取元件的靶標(biāo)光檢測
范圍以外時通過第 一圖像拾取裝置采集靶標(biāo)圖像；并且圖像拾取控制裝置進行控制，從而當(dāng)?shù)谝还腆w圖像拾取元件所檢測到的靶標(biāo)圖像在預(yù)定范圍內(nèi)時通過第二圖像拾取裝置采集靶標(biāo)圖像。結(jié)果，當(dāng)可進行追蹤操作的范圍增加并擴展時、且當(dāng)靶標(biāo)以高速運動時，可以充分采取措施。甚至當(dāng)將耙標(biāo)遺漏在視界外(out of sight)且不能執(zhí)行自動追蹤操作時，可以迅速地重新檢測目標(biāo)反射體。因此，減少了回到并恢復(fù)自動追蹤操作所需時間，并改進了測量操作的效率。
同樣，本發(fā)明提供了測量裝置，其中控制單元基于在第一固體圖像拾取元件處獲取的靶標(biāo)圖像信號而搜索靶標(biāo)，并基于在第二固體圖像拾取元件處獲取的靶標(biāo)圖像信號而為測量進行校準(zhǔn)。這使得有可能通過使用具有較寬范圍的第 一 圖像拾取裝置搜索靶標(biāo)而進行較寬范圍的迅速搜索。就追蹤和測量而論，通過使用具有較寬范圍的第二圖像拾取裝置可以確保高并貪確度。
此外，本發(fā)明提供了測量裝置，其中設(shè)置了包括第二圖像拾取裝置的光軸的預(yù)定范圍，且當(dāng)?shù)诙腆w圖像拾取元件靶標(biāo)光檢測位置被包括在預(yù)定范圍內(nèi)時，在第二固體圖像拾取元件上進行掩膜處理從而采集預(yù)定范圍的光檢測信號，且基于預(yù)定范圍的光檢測信號進行追蹤操作。這使得有可能減少噪聲影響并防止錯誤操作。同樣，可以減少數(shù)椐處理量并減輕數(shù)據(jù)處理的負擔(dān)，且可以增加處理速度。
同樣，本發(fā)明提供了測量裝置，當(dāng)靶標(biāo)的光檢測位置在預(yù)定范圍以外時，取消掩膜處理且基于來自第二固體圖像拾取元件的光檢測信號進行追蹤操作。結(jié)果，有可能防止錯誤操作、具有高的數(shù)據(jù)處理效率、并通過掩膜處理過程減少了追蹤范圍。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的示例的透^L圖2是解釋在本發(fā)明的第一實施例中的光學(xué)系統(tǒng)的適當(dāng)布置的示意
圖3是本發(fā)明的實施例的基本方塊圖4是解釋本發(fā)明的實施例的操作的流程圖5是解釋本發(fā)明的實施例的操作的流程圖；圖6 (A)和圖6 (B)各自代表了解釋在本發(fā)明實施例中的具有圖 像拾取區(qū)域的第一固體圖像拾取元件和第二固體圖像拾取元件的關(guān)系 的示意圖；和 ，
圖7是解釋本發(fā)明的第二實施例中的光學(xué)系統(tǒng)的適當(dāng)布置的示意圖。
具體實施例方式
下面將通過參考附圖給出用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方面的說明。
首先，參看圖1到圖3，將給出對其中實施了本發(fā)明的測量裝置的 一般特性的說明。
圖l示出了測量裝置l,其中實施了本發(fā)明。在本發(fā)明中使用的測 量裝置1例如是全站儀(total station)。脈沖激光束朝測量點投射。于 是，接收到來自測量點的反射光，并為每個脈沖測量出距離。通過對距 離測量的結(jié)果求均值，可以實現(xiàn)具有高精確度的距離測量。
測量裝置1主要包含安裝在未示出的三腳架上的調(diào)平單元(leveling unit) 2、安裝到調(diào)平單元2上的底座單元3、繞垂直軸線可旋轉(zhuǎn)地安裝 到底座單元3上的機架單元4、和繞水平軸線可旋轉(zhuǎn)地安裝到機架單元 4上的望遠鏡單元5。
機架單元4包含顯示單元6和操作輸入單元7。望遠鏡單元5包含 用于校準(zhǔn)待測量目標(biāo)的第二望遠鏡11和用于在校準(zhǔn)方向上采集經(jīng)過第 二望遠鏡單元11的光學(xué)系統(tǒng)的圖像的第二圖像拾取裝置37 (將在稍后 加以說明)。此外，望遠鏡單元5包含具有比第二望遠鏡11更低放大 倍數(shù)和更寬視野范圍的第一望遠鏡8、以及用于在校準(zhǔn)方向上或在近似 校準(zhǔn)方向上采集經(jīng)過第一望遠鏡8的圖像的第一圖像拾取裝置40(將在 稍后加以說明)。作為第一圖像拾取裝置40和第二圖像拾取裝置19, 使用了數(shù)字式相機，例如，輸出了這樣作為數(shù)字化圖像信號拾取的圖像 的數(shù)字式相機。
分別設(shè)置在第一望遠鏡8中和第二望遠鏡11中的圖像拾取元件， 例如是CCD或CMOS等，其為像素的集合?？梢酝ㄟ^對光的檢測指定 像素位置，且可以根據(jù)像素位置確定視場角(field angle)。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的光學(xué)系統(tǒng)的適當(dāng)布置；
首先，將給出對第二望遠鏡ll的說明。
6在第二望遠鏡11的第二光軸14上，布置了物鏡15、分色鏡16(dichroic mirror)、第二半反鏡(half-mirror) 17、聚光透鏡18、和第二固體圖像拾取元件19 (諸如CCD、 CMOS等)，分色鏡16反射紅外光并容許可見光通過，第二半反鏡17反射一部分可見光并容許一部分可見光通過。
第二追蹤光源27 (將在稍后加以說明)、聚光透鏡26 (將在稍后加以說明)、第二半反鏡17、物鏡15、聚光透鏡18等， 一起組成了第二追蹤光線光學(xué)系統(tǒng)。第二追蹤光線光學(xué)系統(tǒng)和第二固體圖像拾取元件19 一起組成了第二圖像拾取裝置37。
三角棱鏡21布置在面對分色鏡16的位置處。光發(fā)射單元22和聚光透鏡23布置在面對三角棱鏡21的一側(cè)的位置處。且光檢測元件24和聚光透鏡25布置在另一側(cè)的位置處。光發(fā)射單元22發(fā)射調(diào)制光，例如近紅外光的閃光(flashing)調(diào)制光。
三角棱鏡21、光發(fā)射單元22、聚光透鏡23、光檢測元件24、聚光透鏡25、物鏡15、分光鏡16等， 一起組成了測距光線光學(xué)系統(tǒng)。測距光線光學(xué)系統(tǒng)和笫二追蹤光線光學(xué)系統(tǒng)通常共用第二光軸14和物鏡15。
聚光透鏡26布置在面對第二半反鏡17的位置處。第二追蹤光源27布置在聚光透鏡26的光軸上。第二追蹤光源27發(fā)射具有能通過分光鏡16的波長的光線作為笫二追蹤光29。
測距光和第二追蹤光作為經(jīng)過物鏡15的平行光通量而投射。
接下來，將對第一望遠鏡8給出說明。
第一望遠鏡8具有第一光軸30,其平行于第二光軸14延伸。物鏡31、第一半反鏡32和第一固體圖像拾取元件33 (諸如CCD或CMOS等)被布置在第一光軸30上。第一追蹤光源34布置在面對第一半反鏡32的位置處。
笫一追蹤光源34發(fā)射了經(jīng)物鏡31的第一追蹤光35。經(jīng)過物鏡31發(fā)射的第一追蹤光35具有如所需的擴展角(spreading angle ),其大于第二追蹤光29的擴展角。特別地，第一望遠鏡8具有比第二望遠鏡11更寬的視角且可以在比第二望遠鏡11更寬的范圍內(nèi)獲取圖像。
第一追蹤光源34、第一半反鏡32、物鏡31等一起組成第一追蹤光線光學(xué)系統(tǒng)。第一追蹤光線光學(xué)系統(tǒng)和第一固體圖像拾取元件33 —起組成第一圖像拾取裝置40。
現(xiàn)在，將對操作的一般特性給出說明。
當(dāng)通過第一望遠鏡8搜索靶標(biāo)36且通過笫一固體圖像拾取元件33 檢測把標(biāo)36時，根據(jù)第 一 固體圖像拾取元件33上的耙標(biāo)圖像計算出相 對于第一光軸30的垂直角度和水平角度?；谟嬎憬Y(jié)杲，在垂直和水 平方向上旋轉(zhuǎn)望遠鏡單元5，且靶標(biāo)被設(shè)置在可以由第二望遠鏡11追蹤 的范圍內(nèi)。即，第二光軸14的方向被設(shè)置成在第二固體圖像拾取元件 19上形成靶標(biāo)36的圖像。
從第二追蹤光源27發(fā)射第二追蹤光29。由靶標(biāo)36反射的經(jīng)反射第 二追蹤光29'經(jīng)過第二半反鏡17。當(dāng)經(jīng)過聚光透鏡18之后，靶標(biāo)的圖像 形成在第二固體圖像拾取元件19上。旋轉(zhuǎn)望遠鏡單元15使得第二固體 圖像拾取元件19上的靶標(biāo)圖像位置與第二光軸14交會(concur)。
當(dāng)把標(biāo)圖像位置與第二固體圖像拾取元件19上的第二光軸對應(yīng)時， 從光發(fā)射單元22發(fā)射測距光28，并啟動距離測量操作。測距光28被三 角棱鏡21和分色鏡16反射。于是，測距光28被物鏡15變?yōu)槠叫泄馔?量并被投射。由耙標(biāo)36反射的反射測距光28'經(jīng)物鏡15進入，被三角棱 鏡21反射，并經(jīng)聚光透鏡25被光檢測元件24接收。
基于反射測距光28'與內(nèi)部參考光(未示出)之間的相位差而測量 了到靶標(biāo)的距離。
參看圖3，現(xiàn)在將對測量裝置1的基本布置給出說明。
望遠鏡單元5具有測距單元20，測距單元20具有測距光線光學(xué)系 統(tǒng)。如上所述，測距單元20投射測距光且接收來自靶標(biāo)36的反射光并 進行對靶標(biāo)36的光電(光波)距離測量。
在機架單元4上，設(shè)置了水平驅(qū)動單元38用于在水平方向上轉(zhuǎn)動 機架單元4。同樣，提供了水平角度測量單元39,其檢測機架4相對于 底座單元3的水平旋轉(zhuǎn)角度并檢測校準(zhǔn)方向上的水平角度。在機架單元 4上設(shè)置了用于繞水平軸線轉(zhuǎn)動望遠鏡單元5的垂直驅(qū)動單元41 。同樣， 在機架4上設(shè)置垂直角度測量單元42，其檢測望遠鏡單元5的垂直角度 并測量沖交準(zhǔn)方向上的垂直角度。
機架單元4具有控制裝置43?？刂蒲b置控制水平驅(qū)動單元38和垂 直驅(qū)動單元41的驅(qū)動，轉(zhuǎn)動機架單元4和望遠鏡單元5，并將望遠鏡單 元5指向預(yù)定方向。于是，控制裝置43掃描過整個預(yù)定范圍，控制第一望遠鏡8與第二望遠鏡11之間的轉(zhuǎn)換，采集了具有所需放大倍數(shù)的 圖像，并通過控制測距單元20而測量到靶標(biāo)36的距離。
控制裝置43主要包含控制算法單元44、存儲單元45、圖像處理單 元46、圖像拾取控制單元47、圖像存儲單元48、顯示單元6、操作輸 入單元7，等等。
在存儲單元45中，存在著用于存儲不同類型程序的程序存儲區(qū)域 和用于存儲諸如測量結(jié)果這樣的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域。在程序存儲區(qū)域 中，存儲了各種類型的程序。這些程序包括如稍后將說明的測量所必 需的計算程序或者用于進行圖像處理的圖像處理程序，用于根據(jù)處理的 圖像選擇測量點、用于在選定測量點(靶標(biāo))上執(zhí)行距離測量和用于追 蹤測量點的順序程序(sequence program ),用于在測量開始階段將靶標(biāo) 遺漏在視界外時搜索靶標(biāo)36的搜索程序，以及其它程序。
來自測距單元20、水平角度測量單元39和垂直角度測量單元42的 測量結(jié)果被輸入到控制算法單元44，并測量到距離、水平角度和垂直角 度。測量結(jié)果經(jīng)由控制算法單元44而存儲在存儲單元45中并顯示在顯 示單元6上。
第一望遠鏡8包含第一固體圖像拾取元件33和第一電子快門52。 第一電子快門52由圖像拾取控制單元47驅(qū)動與第一追蹤光源34的閃 光同步，從而可以采集到當(dāng)笫一追蹤光源34開啟時的圖像及其關(guān)閉時 的圖像。第二望遠鏡ll包含第二固體圖像拾取元件19和第二電子快門 53。第二電子快門53由圖像拾取控制單元47驅(qū)動與第二追蹤光源27 的閃光同步，從而可以采集到當(dāng)?shù)诙粉櫣庠?7開啟時的圖像及其關(guān) 閉時的圖像。
圖像存儲單元48具有第一存儲單元55、第二存儲單元56和第三存 儲單元57，作為由第一固體圖像拾取元件33和第二固體圖像拾取元件 19采集的圖像數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域。
圖像處理單元46僅從圖像存儲單元48中存儲的圖像提取靶標(biāo)36 的圖像，確定圖像的中心，確定靶標(biāo)圖像在第一固體圖像拾取元件33 和第二固體圖像拾取元件19上的位置，而且還計算靶標(biāo)36的方向。
接下來，參看圖4、圖5和圖6，將對本發(fā)明的操作給出說明。
(步驟01 )靶標(biāo)36被設(shè)置在測量點處。用第一望遠鏡8校準(zhǔn)靶標(biāo) 36，且在確認靶標(biāo)36在第一望遠鏡的一見場角內(nèi)之后，開始測量和追蹤。圖6(A)示出了第一望遠鏡8的視場角A和第二望遠鏡ll的視場角B。在此視圖中，附圖標(biāo)記36'表示靶標(biāo)圖像。
(步驟02)當(dāng)確認了靶標(biāo)圖像36'在視場角A內(nèi)時，用第一圖像拾取裝置40取得圖像。通過第一圖像拾取裝置40采集第一追蹤光源34開啟時的圖像及第一追蹤光源34關(guān)閉時的圖像?？梢酝ㄟ^開啟和關(guān)閉與第一追蹤光源34的閃光同步的第一電子快門52的操作而采集光開啟時的圖像和光關(guān)閉時的圖像。光開啟時的圖像數(shù)據(jù)被存儲在第一存儲單元55中，且光關(guān)閉時的圖像數(shù)據(jù)被存儲在第二存儲單元56中。
(步驟03)圖像處理單元4從存儲在第一存儲單元55中的當(dāng)光開啟時的圖像數(shù)椐減去存儲在第二存儲單元56中的當(dāng)光關(guān)閉時的圖像數(shù)據(jù)，僅采集把標(biāo)圖像36'。因而采集到的靶標(biāo)圖像36'的圖像數(shù)據(jù)被存儲在第三存儲單元57。在JP-A-07-198383中披露了通過減法采集靶標(biāo)圖像36'的進程。
(步驟04)獲取了耙標(biāo)圖像36'的加權(quán)點。于是，確定了第一固體圖像拾取元件33上的加權(quán)點位置，且可以根據(jù)對應(yīng)于該加權(quán)點位置的像素獲取視場角。例如，第一固體圖像拾取元件33上的一個像素對應(yīng)于30秒的視場角。
在如下給出的后續(xù)步驟中，可以用類似方式執(zhí)行從通過第 一圖像拾取裝置40采集到的圖像獲取靶標(biāo)圖像36'的過程和獲取靶標(biāo)圖像36'的視場角的過程。
(步驟05 )因為視場角對應(yīng)于耙標(biāo)36相對第 一光軸30的方向的角度偏差，可以根據(jù)視場角計算出待校正的第一光軸30的角度?；谟嬎憬Y(jié)果，水平驅(qū)動單元38和垂直驅(qū)動單元41被驅(qū)動，并校正望遠鏡單元5的校準(zhǔn)方向。
(步驟06)在已校正了校準(zhǔn)方向之后，評判靶標(biāo)圖像36'是否處于視場角B內(nèi)。如果靶標(biāo)圖像36'超出范圍，則應(yīng)回到步驟05，且再次校正校準(zhǔn)方向。
(步驟07)如果評判出耙標(biāo)圖像36'在該范圍內(nèi)，則通過圖像拾取控制單元47轉(zhuǎn)換圖像拾取裝置，并用第二圖像拾取裝置37采集圖像。
(步驟08 )通過圖像拾取控制單元47執(zhí)行對第二電子快門530開/關(guān)操作與第二追蹤光源27同步的控制。采集第二追蹤光源27開啟時的圖像和第二追蹤光源27關(guān)閉時的圖像。光開啟時的圖像數(shù)據(jù)被存儲在第一存儲單元55中，且光關(guān)閉時的圖像數(shù)據(jù)被存儲在第二存儲單元56 中。
(步驟09和步驟10)圖像處理單元46從存儲在第一存儲單元55 中的光開啟時的圖像數(shù)據(jù)減去存儲在第二存儲單元56中的光關(guān)閉時的 圖像數(shù)據(jù)，僅采集靶標(biāo)圖像36'。獲取靶標(biāo)圖像36'的加權(quán)點，且確定第 二固體圖像拾取元件19上的加權(quán)點位置。可以根據(jù)對應(yīng)于加權(quán)位置的 像素確定視場角。第二固體圖像拾取元件19中的一個像素與第一固體 圖像拾取元件33中的一個像素相比是較小的，且例如，第二固體圖像 拾取元件19中的一個像素對應(yīng)于5秒的視場角。即，在第二固體圖像 拾取元件19處獲取的檢測精確度與在第 一 固體圖像拾取元件33處獲取 的檢測精確度相比是較高的。
(步驟11 )因為視場角對應(yīng)于把標(biāo)36的方向離第二光軸14的角度 偏差，則可以從視場角計算出待校正的第二光軸14的角度?；谟嬎?結(jié)果，水平驅(qū)動單元38和垂直驅(qū)動單元41被驅(qū)動，并校正望遠鏡5的 校準(zhǔn)方向。
在如下給出的后續(xù)步驟中，可以用類似方式執(zhí)行從通過第二圖像拾 取裝置37采集到的圖像獲取靶標(biāo)圖像36'的過程和確定靶標(biāo)圖像36'的視 場角的過程。
(步驟12和步驟13 )評判靶標(biāo)圖像36'的位置是否與笫二光軸14 相對應(yīng)。如果靶標(biāo)圖像36'的位置不對應(yīng)，則進一步校正校準(zhǔn)方向。當(dāng) 校準(zhǔn)方向與靶標(biāo)36對應(yīng)或近似對應(yīng)時，則重復(fù)進行距離測量。在所有 時刻執(zhí)行對水平角度和垂直角度的測量，而不考慮是否進行距離測量。 (步驟14)當(dāng)?shù)诙廨S14與靶標(biāo)36對應(yīng)或近似對應(yīng)時，與距離測 量同時或在距離測量開始之前對第二固體圖像拾取元件19的光檢測信 號進行掩膜處理(mask processing)。
如圖6 (B)中所示，通過掩膜處理，從第二固體圖像拾取元件19 的圖像數(shù)據(jù)釆集被限于圍繞作為中心的第二光軸14的范圍C。上述掩 膜處理減少了處理數(shù)據(jù)量，減輕了控制算法單元44上的負擔(dān)并增加了 處理速度。通過進行掩膜處理，可以減少干擾光且可以防止追蹤操作 中的錯誤操作。
范圍C被設(shè)置成圓形或長軸在水平方向上的橢圓形。用靶標(biāo)36的 移動速度、待測量距離等確定范圍C的尺寸。可設(shè)計成使范圍C的尺寸可以根據(jù)測量狀況改變，例如，根據(jù)待測量距離等。
(步驟15)在所有時刻對耙標(biāo)36執(zhí)行追蹤操作。在追蹤操作期間， 連續(xù)進行距離測量。
(步驟16和步驟17)評判耙標(biāo)圖像36'是否在范圍C內(nèi)。當(dāng)評判出 耙標(biāo)圖像36'在范圍C內(nèi)時，校正校準(zhǔn)方向。當(dāng)?shù)诙h鏡ll的校準(zhǔn)方 向與靶標(biāo)36對應(yīng)或近似對應(yīng)時，則采集關(guān)于靶標(biāo)36的測量數(shù)據(jù)。
(步驟18)評判是否應(yīng)當(dāng)繼續(xù)追蹤操作。當(dāng)給出了終止追蹤的指令 時，終止追蹤操作。當(dāng)沒有接收到終止追蹤的指令時，回到步驟15，并 繼續(xù)追蹤操作。
(步驟21)倘若在步驟16中評判出靶標(biāo)圖像36'沒有在范圍C內(nèi)， 則放棄掩膜處理。
(步驟22和步驟23 )評判靶標(biāo)圖像36'是否在視場角B內(nèi)。如果其 在視場角B內(nèi)，確定關(guān)于靶標(biāo)圖像36'的視場角，并用視場角校正校準(zhǔn) 方向。
(步驟24)倘若評判出校準(zhǔn)方向在范圍C內(nèi)，回到步驟17。
(步驟25和步驟26 )在步驟22中，評判把標(biāo)36'是否在視場角B
內(nèi)。倘若靶標(biāo)圖像36'不在視場角B內(nèi)，即在視場角B以外，則通過圖
像拾取控制單元47變換圖像拾取裝置。于是，回到步驟02，且通過第
一圖象拾取裝置40采集較寬的視場角的圖像。
因為用寬的視場角在寬范圍內(nèi)捕獲靶標(biāo)36的圖像，即便在靶標(biāo)36
偏離視場角B的情況下，沒有必要再次進行搜索，且可以迅速地檢測到
乾標(biāo)36。
此外，由所采集到的圖像，執(zhí)行步驟03中的過程和后續(xù)過程，即， 可以獲取靶標(biāo)圖像36'以及靶標(biāo)圖像36'的位置和視場角。
根據(jù)本發(fā)明，在靶標(biāo)36正常運動情況下，在測量裝置1的追蹤功 能可滿足目的的范圍C內(nèi)進行小規(guī)模圖像處理。結(jié)果，減輕了圖像處理 的負擔(dān)。增加了處理速度，且可以防止由噪音導(dǎo)致的錯誤操作。此外， 當(dāng)耙標(biāo)36移出視場角B時，通過第一圖像拾取裝置40釆集到較寬范圍 內(nèi)的圖《象并檢測到靶標(biāo)36。因此，可以迅速地令過程返回到追蹤操作而 不搜索靶標(biāo)。由此，可以減少了用于重新搜索的時間，改進了測量操作 的效率，且可以減少操作時間。
圖7示出了本發(fā)明的第二實施例。在圖7，用相同的標(biāo)記指如圖2中所示的相同部件。 在第二實施例中，令第一望遠鏡8的光軸與第二望遠鏡11的光軸 等同。在第二光軸14上布置光軸分路鏡(branching mirror) 59。來自第 一追蹤光源34的第 一追蹤光35經(jīng)光軸分路鏡59沿著第二光軸14發(fā)射。 于是，經(jīng)由物鏡15入射的反射的笫一追蹤光35'被光軸分路鏡59反射并 朝第一固體圖像拾取元件33引導(dǎo)。
權(quán)利要求
1. 一種具有追蹤功能的測量裝置，包括具有第一固體圖像拾取元件的第一圖像拾取裝置，具有第二固體圖像拾取元件的第二圖像拾取裝置，用于控制所述第一圖像拾取裝置和所述第二圖像拾取裝置的圖像拾取狀況的圖像拾取控制裝置、和用于基于在所述第一固體圖像拾取元件獲取的靶標(biāo)圖像信號或基于在所述第二固體圖像拾取元件獲取的靶標(biāo)圖像信號來控制靶標(biāo)追蹤操作的控制單元，其中所述第一圖像拾取裝置能夠采集比通過所述第二圖像拾取裝置更寬范圍的圖像，且其中所述圖像拾取控制裝置進行控制，使得當(dāng)靶標(biāo)圖像在所述第二固體圖像拾取元件的靶標(biāo)光檢測范圍以外時通過所述第一圖像拾取裝置采集靶標(biāo)圖像，并控制使得當(dāng)所述第一固體圖像拾取元件所檢測到的靶標(biāo)圖像在預(yù)定范圍內(nèi)時通過所述第二圖像拾取裝置采集靶標(biāo)圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的測量裝置，其中所述控制單元基于在所述第一 固體圖像拾取元件獲取的靶標(biāo)圖像信號而搜索靶標(biāo)，并基于在所迷第二 固體圖像拾取元件獲取的耙標(biāo)圖象信號進行對測量的校準(zhǔn)。
3. 根椐權(quán)利要求1或2的測量裝置，其中由所述第二圖像拾取裝置 獲取的最小視場角小于由所述第一圖像拾取裝置獲取的最小視場角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的測量裝置，其中，設(shè)置了包括所迷第二圖 像拾取裝置的光軸的預(yù)定范圍，且當(dāng)由所述第二固體圖像拾取元件的耙 標(biāo)光檢測位置被包括在所述預(yù)定范圍內(nèi)時，對所述第二固體圖像拾取元 件進行掩膜處理從而采集所述預(yù)定范圍的光檢測信號，且基于所述預(yù)定 范圍的光檢測信號進行追蹤操作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的測量裝置，其中，當(dāng)靶標(biāo)的光檢測位置在預(yù)定 范圍以外時，取消掩膜處理且基于來自所述第二固體圖像拾取元件的光 檢測信號進行追蹤操作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5的測量裝置，其中所述預(yù)定范圍是具有光軸 作為中心的圓形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5的測量裝置，其中所述預(yù)定范圍是具有在水 平方向上的長軸且具有所述光軸作為中心的橢圓形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4或5的測量裝置，其中根據(jù)靶標(biāo)的運動速度和/ 或待測量的距離而設(shè)置所述預(yù)定范圍的限度。
全文摘要
本發(fā)明涉及測量裝置，包含具有第一固體圖像拾取元件33的第一圖像拾取裝置40，具有第二固體圖像拾取元件19的第二圖像拾取裝置47，控制第一和第二圖像拾取裝置的圖像拾取狀況的圖像拾取控制裝置、和基于在第一或在第二固體圖像拾取元件處獲取的靶標(biāo)圖像信號來控制靶標(biāo)36的追蹤操作的控制單元，其中第一圖像拾取裝置可以采集比通過第二圖像拾取裝置更寬范圍的圖像，且其中圖像拾取控制裝置進行控制，從而當(dāng)靶標(biāo)圖像在第二固體圖像拾取元件的靶標(biāo)光檢測范圍以外時通過第一圖像拾取裝置采集靶標(biāo)圖像；進行控制，從而當(dāng)?shù)谝还腆w圖像拾取元件檢測的靶標(biāo)圖像在預(yù)定范圍內(nèi)時通過第二圖像拾取裝置采集靶標(biāo)圖像。
文檔編號G01C15/00GK101458081SQ200810185509
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者熊谷薰, 齊藤政宏 申請人:株式會社拓普康