本实用新型涉及用于摄影测量的照相机，特别地涉及具备追踪用棱镜的摄影测量用照相机。
背景技术：
近年来，随着小型无人飞行器(无人机，UAV：Unmanned Aerial Vehicle)的发展、普及，提出利用无人机的各种装置。
例如，提出在无人机上搭载照相机来进行摄影测量。
在进行无需对空标志或减少对空标志的数量的摄影测量的情况下，由照相机拍摄照片的位置(三维坐标)需要被准确地测量，测定拍摄位置的精度影响摄影测量的精度。
作为测定无人机的三维坐标的方法，有借助利用来自人造卫星的电波的全球卫星导航系统装置(Global Navigation Satellite System)来测定的方法。
全球卫星导航系统装置难以进行高精度的位置测定。此外，有在不能接收来自人造卫星的电波的环境下不能进行位置测定的问题。
此外，作为进行飞行器的位置测定的其他方法，有如下方法：在无人机上设置棱镜，或在已知点设置具有追踪功能的测定器，例如，设置全站仪，借助该全站仪追踪前述棱镜，并且测定棱镜的位置，高精度地测定无人机的三维坐标。
在后者的利用全站仪进行位置测定的方法中，棱镜被设置于无人机，或照相机也与棱镜个别地搭载于无人机。因此，需要设置无人机基准，基于棱镜和照相机的位置关系，通过运算来修正借助全站仪测定的位置。
此外，照相机进行相片数据的取得或充电等而相对于无人机装卸。因此，照相机和棱镜的位置关系微妙地变化。
因此，为了使全站仪的测定精度反映至照相机位置的运算结果，在安装棱镜时，需要提高棱镜和照相机的相互位置精度。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种摄影测量用照相机，前述摄影测量用照相机为，用于测定摄影测量用照相机的位置的棱镜被安装于照相机，提高棱镜和照相机的相互位置精度。
为了实现上述目的，本实用新型的摄影测量用照相机具备照相机、连结件、棱镜装配用接合器、棱镜，前述连结件标准地设置于该照相机，前述棱镜装配用接合器能够与该连结件结合，前述棱镜固定于该棱镜装配用接合器。
此外，本实用新型的摄影测量用照相机为，前述连结件为形成于前述照相机的透镜架的末端内边缘面的内螺纹，前述棱镜装配用接合器经由该内螺纹安装于前述透镜架末端，该棱镜装配用接合器具有与前述照相机的光轴正交的平面，前述棱镜固接于该平面。
此外，本实用新型的摄影测量用照相机为，升级转接环或降级转接环与前述内螺纹螺纹接合，经由该升级转接环或降级转接环设置前述棱镜装配用接合器。
此外，本实用新型的摄影测量用照相机为，多个棱镜设置于前述平面，该棱镜在以前述照相机的光轴为中心的圆周上以等角度间距配设。
此外，本实用新型的摄影测量用照相机为，微棱镜配设于前述平面的整面。
此外，本实用新型的摄影测量用照相机为，前述连结件是前述照相机的透镜架，前述棱镜装配用接合器是与前述透镜架嵌合的圆筒形状，多个前述棱镜以等间隔设置于前述棱镜装配用接合器的外周面。
此外，本实用新型的摄影测量用照相机为，前述连结件为前述照相机的热靴，前述棱镜装配用接合器具有嵌合部和棱镜保持片，前述嵌合部能够相对于前述热靴嵌合脱离，前述棱镜保持片与该嵌合部一体地形成，前述棱镜被安装于前述棱镜保持片。
此外，本实用新型的摄影测量用照相机为，前述棱镜保持片向透镜架末端伸出，前述棱镜设置于前述棱镜保持片的末端部。
进而，此外，本实用新型的摄影测量用照相机为，设定前述棱镜的位置，使得在前述照相机正立的状态下，前述棱镜的基准位置位于前述照相机的入瞳位置的正上方。
根据本实用新型，具备照相机、连结件、棱镜装配用接合器、棱镜，所以棱镜和照相机一体化，棱镜和照相机的相互位置精度提高，能够经由棱镜的测定准确地测定照相机的基准位置，前述连结件被标准地设置于该照相机，前述棱镜装配用接合器能够与该连结件结合，前述棱镜固定于该棱镜装配用接合器。
附图说明
图1是使用小型无人飞行器(无人机)的摄影测量系统的概略结构图。
图2是本实用新型的第1实施例的摄影测量用照相机的立体图。
图3是图2的A向视图。
图4是在第1实施例表示棱镜的装配流程的图。
图5是在第1实施例表示该棱镜的装配流程的图。
图6是在第1实施例表示该棱镜的装配流程的图。
图7是表示本实用新型的第1实施例的第1变形例的立体图。
图8是图7的B向视图。
图9是表示本实用新型的第1实施例的第1变形例的立体图。
图10是在第1变形例表示前述棱镜的装配流程的图。
图11(A)、图11(B)是表示第1实施例的第2变形例的说明图，图11(A)是将升级转接环安装于透镜架时的说明图，图11(B)是经由该升级转接环安装辅助环的情况的说明图。
图12是本实用新型的第2实施例的摄影测量用照相机的立体图。
图13是图12的C-C向视图。
图14是本实用新型的第3实施例的摄影测量用照相机的立体图。
图15是本实用新型的第4实施例的摄影测量用照相机的立体图。
图16是本实用新型的第5实施例的摄影测量用照相机的立体图。
图17是本实用新型的第5实施例的摄影测量用照相机的立体图。
图18是表示本实用新型的第5实施例的变形例的立体图。
图19是表示本实用新型的第5实施例的变形例的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，并对本实用新型的实施例进行说明。
图1表示使用无人机的航空摄影测量系统1的概略。
图1中，附图标记2是无人机，附图标记3是具有追踪功能的测定装置，例如全站仪，附图标记4是地上基站(例如PC等运算装置)，附图标记5是在前述无人机2、前述全站仪3间进行数据通信的通信装置。
前述无人机2通过远程操作控制飞行。或该无人机2能够基于飞行程序自主飞行。
摄影测量用照相机7、棱镜8、通信装置9被搭载于该无人机2。另外，作为前述照相机7，能够使用市售的数码照相机、数码摄像机。
该照相机7为，该照相机7的光轴总被铅垂或大致铅垂地支承，该照相机7和前述棱镜8被一体地设置。
另外，设置检测前述照相机7的倾斜的倾斜传感器，若基于该倾斜传感器的检测结果通过运算来修正前述照相机7的光轴的倾斜，则该照相机7不是其光轴被铅垂或大致铅垂地支承也可以。
由该照相机7取得的图像数据经由前述通信装置9、前述通信装置5传送至前述地上基站4。
前述全站仪3设置于已知点，使前述棱镜8准直，追踪该棱镜8并且测定该棱镜8的位置(三维坐标)。由前述全站仪3取得的位置数据被向前述地上基站4传送。
在该地上基站4，根据位置测定时机和图像取得时机将图像取得位置和图像数据建立关联，进而进行基于前述图像取得位置和前述图像的摄影测量。
这里，在摄影测量中，实际的图像取得位置不是棱镜基准位置(即棱镜的光学基准位置)，而是前述照相机7的基准位置(即入瞳位置：Entrance Pupil Position)。因此，在摄影测量的运算中，不得不在运算中考虑棱镜基准位置和照相机基准位置的位置偏差。另外，前述照相机7的基准位置(入瞳位置)位于透镜光轴16(在后说明)上。
在本实施例中，呈前述棱镜8直接安装于前述照相机7的构造，该照相机7和前述棱镜8一体化，且前述棱镜基准位置和前述照相机基准位置的位置关系被固定。
参照图2~图6，说明本实用新型的第1实施例。
在第1实施例中，一个棱镜8被安装于透镜架12。
图2表示前述棱镜8安装于前述照相机7的透镜架12的末端的状态。棱镜装配用接合器11与前述透镜架12同心地装配于前述透镜架12的末端，前述棱镜8固接于前述棱镜装配用接合器11，该棱镜8经由前述棱镜装配用接合器11安装于前述透镜架12的末端。
首先，参照图3对前述棱镜装配用接合器11进行说明。另外，图3是图2的A向视图。
该棱镜装配用接合器11呈环状，或该棱镜装配用接合器11具有辅助环13和棱镜架14。
在前述透镜架12的末端内边缘面上，用于安装波长过滤器(图中未示出)、透镜保护过滤器(图中未示出)等的内螺纹12a作为标准被刻设。在第1实施例中，将前述透镜架12标准地具备的内螺纹12a作为用于安装前述棱镜装配用接合器11的连结件来使用。
在前述辅助环13的基部刻设与前述内螺纹12a螺纹接合的外螺纹，该外螺纹作为前述棱镜装配用接合器11的连结部发挥功能。
前述外螺纹和前述内螺纹12a螺纹接合来结合，由此前述辅助环13固接于前述透镜架12的末端。此外，前述辅助环13的末端部15与前述外螺纹相比为大径或小径。另外，在图示中表示前述末端部15与前述外螺纹相比为大径的情况。
在前述辅助环13固接于前述透镜架12的状态下，前述辅助环13的前述末端部15的基侧的端面抵接于前述内螺纹12a的末端，确定前述辅助环13的前述照相机7的光轴（前述透镜光轴16）方向的位置。
前述末端部15从前述内螺纹12a突出，在前述末端部15的外周面形成有V槽17。此外，前述棱镜架14外嵌于前述末端部15。通过该棱镜架14外嵌于前述末端部15，前述棱镜架14的轴心与前述透镜光轴16一致。
在前述棱镜架14的末端形成有向中心伸出的内凸缘18。该内凸缘18的内表面紧贴于前述辅助环13的末端面(即前述末端部15的末端面)。
在前述棱镜架14上，多个螺纹孔19优选地在圆周方向3等分的位置开孔设置3个部位的螺纹孔19。该螺纹孔19具有向前述棱镜架14的半径方向伸出的螺纹轴心。用于固定前述棱镜架14的固定螺纹件21拧入前述V槽17。
前述螺纹孔19的螺纹轴心相对于前述V槽17的中心稍偏向前述透镜光轴16方向。如在图3所观察的那样，螺纹轴心向末端侧偏向e，若拧紧前述固定螺纹件21，则该固定螺纹件21抵接于前述V槽17的末端侧(前述棱镜架14侧)的槽斜面。若进一步将前述固定螺纹件21拧紧，则借助在槽斜面产生的分力，将前述棱镜架14向前述辅助环13的末端(即前述末端部15)推压的力作用。进而，前述分力在振动等作用于前述棱镜架14上的情况下，也作为防松件发挥功能。
前述固定螺纹件21具有将前述棱镜架14固定于前述辅助环13并且将轴心方向准确定位的作用。因此，前述棱镜装配用接合器11在相对于前述照相机7的装卸中具有高度的再现性。
在前述棱镜架14上，棱镜保持片23向半径方向伸出。该棱镜保持片23的表面与前述透镜光轴16正交，且与前述棱镜架14的末端面呈相同平面。前述棱镜保持片23可以与前述棱镜架14一体地形成，或也可以将前述棱镜保持片23后安装于前述棱镜架14。前述棱镜8在前述棱镜架14的末端面，且被跨前述内凸缘18和前述棱镜架14地固接。
前述棱镜8的棱镜光轴22与前述透镜光轴16平行。此外，前述棱镜8为，关于向该棱镜8入射的全部光线(在图3中从上方向该棱镜8入射的全部光线)，具有回射的光学特性。
因此，前述棱镜装配用接合器11能够将前述棱镜8直接固定于前述照相机7，能够将前述棱镜8和前述照相机7作为一体的部件来处理。前述棱镜8的安装后，棱镜基准位置和照相机基准位置被分别固定。通过对棱镜基准位置和照相机基准位置进行实测，或通过从设计上计算，棱镜基准位置和照相机基准位置呈已知的关系。
进而，在上述实施例中，借助前述棱镜装配用接合器11将前述棱镜8直接安装于前述透镜架12，所以在构造上，能够使前述棱镜8位于距前述照相机基准位置最近的位置。
而且，即使相对于前述无人机2装卸前述照相机7，棱镜基准位置和照相机基准位置的关系也不变化，而且前述棱镜8设置于距照相机基准位置最近的位置，所以通过测定该棱镜8，能够求出准确的照片拍摄位置。
接着，在图4~图6中，对将前述棱镜8安装于前述照相机7的流程进行说明。
将前述辅助环13拧入前述透镜架12的末端 (图4)。另外，图4中，附图标记13a是在拧入前述辅助环13的情况下被使用的狭缝。将安装有前述棱镜8的前述棱镜架14嵌合于前述辅助环13 (图5)。进行前述棱镜8的旋转方向的定位，用前述固定螺纹件21固定(图6)。最终前述棱镜8安装于前述照相机7的状态如图2所示。
参照图7~图10，对本实用新型的第1实施例的第1变形例进行说明。另外，图7~图10中，对与图2~图6中所示的部件相同的部件标注相同的附图标记。
在透镜架上标准地设有用于装卸透镜遮光罩等附属品的装卸机构。该装卸机构中，例如，将透镜遮光罩嵌入透镜架12的末端，进而旋转既定角度(例如90゜)，由此该透镜遮光罩安装于前述透镜架12的末端。
在第1实施例的第1变形例中，将该透镜架12具备的附属品装卸机构作为用于安装棱镜装配用接合器25的连结件来利用，将棱镜8固定于前述透镜架12的末端。
图7表示，经由具有适合于前述附属品装卸机构的结构的前述棱镜装配用接合器25将棱镜8安装于前述透镜架12的状态。前述棱镜装配用接合器25与棱镜装配用接合器11相同地呈环状。此外，前述棱镜8直接固接于前述棱镜装配用接合器25，前述棱镜装配用接合器25也作为棱镜架发挥功能。
参照图8，对前述棱镜装配用接合器25进行说明。另外，图8是图7的B向视图。
在前述透镜架12的末端面，形成以透镜光轴为中心的圆筒边缘部26，在该圆筒边缘部26的周围形成有环状槽27。在前述圆筒边缘部26的末端外周面形成为卡合突片28向前述环状槽27突出。此外，前述卡合突片28按照所需的间隔设置多个。
在前述棱镜装配用接合器25的与前述透镜架12对置的面上，突设有截面为钩状的卡合环部29。该卡合环部29能够与前述环状槽27嵌合。
前述卡合环部29的内径能够与前述圆筒边缘部26无间隙地嵌合可，此外，前述卡合环部29具有前述卡合突片28能够通过的切口部(图中未示出)。
因此，通过使前述卡合突片28和前述切口部配合，能够使前述卡合环部29嵌合于前述环状槽27。进而通过使前述棱镜装配用接合器25旋转，前述卡合突片28与前述卡合环部29卡合，能够将前述棱镜装配用接合器25与前述透镜架12结合。前述卡合环部29作为与前述连结件对应的连结部发挥功能。
另外，前述棱镜装配用接合器25相对于前述透镜架12的定位例如如下所述地进行。
将板簧(图中未示出)安装于前述环状槽27，借助该板簧将前述卡合环部29向前述卡合突片28推压。进而在前述环状槽27内设置止动件，限制旋转，由此能够进行前述棱镜装配用接合器25相对于前述透镜架12的光轴方向、旋转方向的定位。
在第1实施例的第1变形例中，前述棱镜8设置于前述棱镜装配用接合器25，但该棱镜8的安装能够与第1实施例相同地进行。例如，在前述棱镜装配用接合器25处设置棱镜保持片23，将前述棱镜8固接于该棱镜保持片23。该棱镜8和前述棱镜装配用接合器25一体化，将该棱镜装配用接合器25装配于前述透镜架12，由此完成前述棱镜8相对于前述透镜架12的定位。
图9、图10表示第1实施例的第1变形例的前述棱镜8向照相机7的安装流程。
使前述卡合突片28和前述切口部配合，将前述棱镜装配用接合器25嵌入前述环状槽27 (图9)。接着，使前述棱镜装配用接合器25旋转，将该棱镜装配用接合器25和前述环状槽27锁定(图10)。被锁定的状态如图7所示。
使前述棱镜8与前述棱镜装配用接合器25一体化，将该棱镜装配用接合器25利用前述附属品装卸机构(即前述环状槽27、前述卡合突片28)装配于前述透镜架12，由此前述棱镜8与前述照相机7一体化。此外，通过利用前述附属品装卸机构，得到有关前述棱镜8向前述透镜架12的装卸的高度的装卸再现性。
图11(A)、图11(B)表示第1实施例的第2变形例。
透镜架12由于与透镜的口径不同等，不限于全部具有相同的直径的内螺纹。因此，将辅助环13的外螺纹制作成适合于前述透镜架12的内螺纹即可。
另一方面，在市售的照相机、透镜单元中，准备口径调整用的升级转接环（step up ring）或降级转接环（step down ring），使得能够装配通用的波长过滤器、通用的透镜遮光罩。因此，通过使用该升级转接环或降级转接环，能够将前述辅助环13装配于口径不同的透镜架12。
图11(A)、图11(B)中，附图表示31表示升级转接环。
该升级转接环31具有与前述透镜架12的内螺纹螺纹接合的外螺纹。将该外螺纹、内螺纹结合，将前述升级转接环31装配于前述透镜架12。
前述升级转接环31具有适合于前述辅助环13的外螺纹的内螺纹，使该辅助环13与前述升级转接环31螺纹接合来安装。
在前述辅助环13上能够安装棱镜架14 (参照图5)，经由前述辅助环13、前述升级转接环31，能够将棱镜8安装于前述透镜架12。
图12、图13表示第2实施例。在图12、图13中，对于与图2、图3中所示部件相同的部件标注相同的附图标记。
第2实施例表示将多个小棱镜33安装于透镜架12的情况。
在第2实施例中，将前述小棱镜33安装于前述透镜架12的情况也使用棱镜装配用接合器32。
该棱镜装配用接合器32与第1实施例相同，具有辅助环13和棱镜架34。
前述辅助环13与前述透镜架12的末端螺纹接合。将前述棱镜架34外嵌于前述辅助环13，将该棱镜架34借助固定螺纹件21固定于前述辅助环13。
前述棱镜架34具有嵌合于前述辅助环13的架嵌合部35和形成于该架嵌合部35的末端的环状的凸缘部36。
该凸缘部36与照相机7的光轴(透镜光轴16)正交，多个（图示中为4个）前述小棱镜33固接于前述凸缘部36。该小棱镜33在以前述透镜架12的轴心为中心的圆周上，固接于将圆周多等分(图示中为4等分)的位置。各小棱镜33的棱镜光轴和前述透镜光轴16平行。
前述各小棱镜33和前述照相机7的基准位置(入瞳位置)呈已知的关系。此外，在装卸前述棱镜装配用接合器32的情况下，也确保前述各小棱镜33和前述照相机7的基准位置的关系的再现性。
全站仪3(参照图1)向前述小棱镜33射出测距光，接收来自该小棱镜33的反射光来执行测距。
前述全站仪3通过求出来自前述小棱镜33的反射光的重心位置，能够求出比入瞳位置近的位置。此外，前述全站仪3能够进行前述小棱镜33各自的测距的情况下，对测距结果求平均值，由此提高测定精度。进而，能够根据各处的测定结果求出设置有该小棱镜33的圆周的中心位置。
作为将前述棱镜架34安装于前述透镜架12的构造，也可以使用图8所示的附属品装卸机构。进而显然也可以使用图11所示的升级转接环或降级转接环。
图14表示第3实施例。图14中对与图2、图12中所示的部件相同的部件标注相同的附图标记。
在第3实施例中，棱镜架37具有与棱镜架34相同的形状，前述棱镜架37的末端面与照相机7的光轴正交。在前述棱镜架37处取代小棱镜33，比该小棱镜33更小的微棱镜38被密集地设置于前述棱镜架37的末端面的整面。该棱镜架37构成为环状的回射板。
在第3实施例中，全站仪3对于各处的前述微棱镜38也执行测定，求出测距结果的平均值。通过求出平均值，能够与第2实施例同样地测定前述棱镜架37的中心、即前述照相机7的光轴的位置。此外，前述全站仪3能够求出比入瞳位置更近的位置。进而，若取代微棱镜而使用树脂制的反射板，则能够更廉价地实施测定。
图15表示第4实施例。
在第4实施例中，兼用作棱镜装配用接合器和棱镜架的棱镜架41呈圆筒形状，小棱镜40以等间隔(等角度间距)设置于该棱镜架41的外周面。
在第4实施例中，透镜架12自身作为连结件发挥功能。前述棱镜架41嵌合于该透镜架12，该棱镜架41和前述透镜架12一体化。另外，在图15中，分别表示前述棱镜架41从前述透镜架12卸下的状态及前述棱镜架41装配于前述透镜架12的状态。
在第4实施例中，前述小棱镜40遍及整周地设置于圆筒面，所以该小棱镜40的集合体作为整周棱镜发挥功能。进而，前述小棱镜40呈如下状态：位于距照相机7的光轴相等距离的位置，且设置于接近照相机7的该光轴的位置。
因此，能够相对于前述照相机7从全部方向进行测定，而且前述小棱镜40相对于前述照相机7的光轴的偏离量较小，是已知的，所以能够高精度地测定。
图16、图17表示第5实施例。
在第5实施例中，将照相机7标准地装备的热靴42作为连结件。将棱镜装配用接合器44安装于该热靴42，棱镜43经由该棱镜装配用接合器44安装于前述照相机7。
前述棱镜装配用接合器44由嵌合部45和棱镜保持片46构成，前述嵌合部45能够相对于前述热靴42嵌合脱离，前述棱镜保持片46与该嵌合部45一体地构成。前述棱镜43固接于前述棱镜保持片46。
通过使前述嵌合部45嵌合于前述热靴42，前述棱镜43装配于前述照相机7。该状态下，前述棱镜43的基准位置与前述照相机7的光轴、或与入瞳位置呈已知的关系。
通过利用前述热靴42，借助简单的构造的棱镜装配用接合器44，能够将前述棱镜43容易地装配于前述照相机7。此外，通过前述热靴42和前述嵌合部45的嵌合，装配前述棱镜43，所以该棱镜43能够以高精度相对于前述照相机7装卸。
第5实施例的情况下，作为前述棱镜43，优选地使用整周棱镜或金字塔型棱镜。
另外，图17表示前述棱镜43装配于前述照相机7的状态。
图18、图19表示第5实施例的变形例。图18、图19中，对与图16、图17中所表示的部件相同的部件标注相同的附图标记。
第5实施例的变形例也利用热靴42来安装棱镜43。
棱镜装配用接合器44是嵌合部45和棱镜保持片46′一体的结构，该棱镜保持片46′从前述嵌合部45向透镜架12末端伸出。前述棱镜43固接于前述棱镜保持片46′的末端部。
通过将前述嵌合部45嵌合于前述热靴42，前述棱镜43被装配于照相机7。在装配有前述棱镜43的状态下，前述棱镜43相对于前述照相机7的位置被设定成，该棱镜43的基准位置在前述照相机7正立的状态下位于前述照相机7的入瞳位置的正上方。
在第5实施例的变形例中，前述棱镜43能够相对于前述照相机7简单地装卸。进而，前述棱镜43的基准位置和前述照相机7的入瞳位置的偏离量较小，此外没有该照相机7的光轴方向的偏离，所以能够以高精度测定入瞳位置，此外，将测定值用偏离量修正的情况下运算也容易。
在本实用新型中，将棱镜直接安装于照相机，进而利用照相机具有的部位来装配棱镜，所以不需要对照相机进行特别的加工，能够直接对市售的照相机实施。