特開 2016-223840 測量装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-223840(P2016-223840A)

(43)【公開日】2016年12月28日

(54)【発明の名称】測量装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20161205BHJP

【ＦＩ】

   G01C15/00 103A

   G01C15/00 103C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-108589(P2015-108589)

(22)【出願日】2015年5月28日

(71)【出願人】

【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】100083563

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 祥二

(72)【発明者】

【氏名】吉野 健一郎

(57)【要約】      （修正有）

【課題】測定態様での測定を可能とした測量装置を提供する。
【解決手段】水平回転ユニット３と水平回転ユニット３に搭載される測定ユニット４と、水平回転ユニット３と測定ユニット４とを機械的に連結する連結器１５と、水平回転ユニット３と測定ユニット４とを電気的に接続する接続器１６とを具備し、水平回転ユニット３と測定ユニット４は分離可能であり、水平回転ユニット３は、測定ユニット４を回転させる駆動部９と、水平角を検出する水平角検出器１１とを具備し、測定ユニットは、測距を行う距離測定部２１と、測距時の鉛直角を検出する鉛直角検出器２６とを具備し、測距時の水平角データを接続器１６を介して座標演算部３２に送信し、距離測定部２１による測距データ、鉛直角データが座標演算部３２に入力され、座標演算部３２は、水平角データ、測距データ、鉛直角データに基づき３次元データを演算する様構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平回転ユニットと該水平回転ユニットに搭載される測定ユニットと、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを機械的に連結する連結器と、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを電気的に接続する接続器とを具備し、前記連結器は、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを連結すると共に分離可能であり、前記接続器は、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを電気的に接続すると共に分離可能であり、前記水平回転ユニットは、前記測定ユニットを回転させる駆動部と、水平角を検出する水平角検出器と、該水平角検出器からの信号に基づき水平角データを演算し、前記駆動部を制御する水平角制御部とを具備し、前記測定ユニットは、測距を行う距離測定部と、測距時の鉛直角を検出する鉛直角検出器と、該鉛直角検出器からの検出結果に基づき鉛直角データを演算する鉛直角制御部と、座標演算部と、主制御部とを具備し、前記水平角制御部は、前記主制御部からの制御信号に基づき測距時の水平角データを前記接続器を介して前記座標演算部に送信し、前記距離測定部による測距データ、前記鉛直角制御部からの前記鉛直角データが前記座標演算部に入力され、該座標演算部は、前記水平角データ、前記測距データ、前記鉛直角データに基づき３次元データを演算する様構成されたことを特徴とする測量装置。

【請求項2】

前記水平回転ユニットは整準部を有し、前記測定ユニットは水平２方向の傾斜を検出するチルトセンサを有し、前記整準部により前記水平回転ユニットが水平に整準された状態で、前記チルトセンサが水平を検出する様、前記測定ユニットの前記水平回転ユニットに対する取付け状態が補正される請求項１に記載の測量装置。

【請求項3】

前記測定ユニットは２次元スキャナユニットであり、該２次元スキャナユニットは、パルス測距光を発し、該パルス測距光毎に測距を行う距離測定部と、水平な軸心を有する鉛直回転軸に設けられ、前記パルス測距光を回転照射する走査鏡と、前記鉛直回転軸を回転するモータと、前記鉛直回転軸の鉛直角を検出する鉛直角検出器とを具備し、前記測定ユニットは、前記距離測定部の測距結果と前記鉛直角検出器が検出する測距時の鉛直角に基づき２次元点群データを取得し、該２次元点群データが前記座標演算部に入力され、該座標演算部で３次元点群データが演算される様構成された請求項１又は請求項２に記載の測量装置。

【請求項4】

前記測定ユニットは視準測距ユニットであり、該視準測距ユニットは、鉛直方向に回転可能な望遠鏡部と、該望遠鏡部を鉛直方向に回転するモータと、前記望遠鏡部の鉛直角を検出する鉛直角検出器とを具備し、前記望遠鏡部は、視準望遠鏡と距離測定部とを有し、該距離測定部は前記視準望遠鏡により所定の測定点を視準した状態で該測定点の測距を行い、前記鉛直角制御部は視準した状態の前記視準望遠鏡の鉛直角データを演算し、該測定点の測距結果に基づく測距データ、前記鉛直角データが前記座標演算部に入力される請求項１又は請求項２に記載の測量装置。

【請求項5】

前記視準測距ユニットに請求項３の２次元スキャナユニットが第２の連結器を介して搭載され、前記２次元スキャナユニットと前記水平回転ユニットとは第２の接続器を介して電気的に接続され、前記水平角制御部からの前記水平角データは前記第２の接続器を介して前記２次元スキャナユニットの前記座標演算部に入力される様構成され、前記視準測距ユニットによる測定点の測距と前記２次元スキャナユニットによる２次元点群データの取得が選択的に行われる様構成された請求項４に記載の測量装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は測定対象点の測定、或は測定対象物の点群データの取得等、異なる測定態様での測定を可能とした測量装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、測定対象点の測定を行う場合は、トータルステーションが用いられ、測定対象物の形状を測定する場合には、レーザスキャナが用いられる。該レーザスキャナは、測定対象物の形状を座標を有する無数の点の集りとして測定する。

【0003】

トータルステーションとレーザスキャナとは測定方法が異なることから、互換性のない測量装置であり、測定対象点の測定を行う場合、測定対象物の形状測定を行う場合、それぞれの測定態様に対応したトータルステーション或はレーザスキャナが必要であった。

【0004】

従って、複数の異なる測量装置が必要であり、設備コストが高くなる。特に、レーザスキャナは高価な装置であり、設備するにはコスト的な負担が大きかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−８２７０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は斯かる実情に鑑み、測定対象点を測定する場合、或は測定対象物の点群データを取得する場合等、測定態様の異なる場合に対応可能な測量装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、水平回転ユニットと該水平回転ユニットに搭載される測定ユニットと、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを機械的に連結する連結器と、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを電気的に接続する接続器とを具備し、前記連結器は、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを連結すると共に分離可能であり、前記接続器は、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを電気的に接続すると共に分離可能であり、前記水平回転ユニットは、前記測定ユニットを回転させる駆動部と、水平角を検出する水平角検出器と、該水平角検出器からの信号に基づき水平角データを演算し、前記駆動部を制御する水平角制御部とを具備し、前記測定ユニットは、測距を行う距離測定部と、測距時の鉛直角を検出する鉛直角検出器と、該鉛直角検出器からの検出結果に基づき鉛直角データを演算する鉛直角制御部と、座標演算部と、主制御部とを具備し、前記水平角制御部は、前記主制御部からの制御信号に基づき測距時の水平角データを前記接続器を介して前記座標演算部に送信し、前記距離測定部による測距データ、前記鉛直角制御部からの前記鉛直角データが前記座標演算部に入力され、該座標演算部は、前記水平角データ、前記測距データ、前記鉛直角データに基づき３次元データを演算する様構成された測量装置に係るものである。

【0008】

又本発明は、前記水平回転ユニットは整準部を有し、前記測定ユニットは水平２方向の傾斜を検出するチルトセンサを有し、前記整準部により前記水平回転ユニットが水平に整準された状態で、前記チルトセンサが水平を検出する様、前記測定ユニットの前記水平回転ユニットに対する取付け状態が補正される測量装置に係るものである。

【0009】

又本発明は、前記測定ユニットは２次元スキャナユニットであり、該２次元スキャナユニットは、パルス測距光を発し、該パルス測距光毎に測距を行う距離測定部と、水平な軸心を有する鉛直回転軸に設けられ、前記パルス測距光を回転照射する走査鏡と、前記鉛直回転軸を回転するモータと、前記鉛直回転軸の鉛直角を検出する鉛直角検出器とを具備し、前記測定ユニットは、前記距離測定部の測距結果と前記鉛直角検出器が検出する測距時の鉛直角に基づき２次元点群データを取得し、該２次元点群データが前記座標演算部に入力され、該座標演算部で３次元点群データが演算される様構成された測量装置に係るものである。

【0010】

又本発明は、前記測定ユニットは視準測距ユニットであり、該視準測距ユニットは、鉛直方向に回転可能な望遠鏡部と、該望遠鏡部を鉛直方向に回転するモータと、前記望遠鏡部の鉛直角を検出する鉛直角検出器とを具備し、前記望遠鏡部は、視準望遠鏡と距離測定部とを有し、該距離測定部は前記視準望遠鏡により所定の測定点を視準した状態で該測定点の測距を行い、前記鉛直角制御部は視準した状態の前記視準望遠鏡の鉛直角データを演算し、該測定点の測距結果に基づく測距データ、前記鉛直角データが前記座標演算部に入力される測量装置に係るものである。

【0011】

更に又本発明は、前記視準測距ユニットに前記２次元スキャナユニットが第２の連結器を介して搭載され、前記２次元スキャナユニットと前記水平回転ユニットとは第２の接続器を介して電気的に接続され、前記水平角制御部からの前記水平角データは前記第２の接続器を介して前記２次元スキャナユニットの前記座標演算部に入力される様構成され、前記視準測距ユニットによる測定点の測距と前記２次元スキャナユニットによる２次元点群データの取得が選択的に行われる様構成された測量装置に係るものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、水平回転ユニットと該水平回転ユニットに搭載される測定ユニットと、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを機械的に連結する連結器と、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを電気的に接続する接続器とを具備し、前記連結器は、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを連結すると共に分離可能であり、前記接続器は、前記水平回転ユニットと前記測定ユニットとを電気的に接続すると共に分離可能であり、前記水平回転ユニットは、前記測定ユニットを回転させる駆動部と、水平角を検出する水平角検出器と、該水平角検出器からの信号に基づき水平角データを演算し、前記駆動部を制御する水平角制御部とを具備し、前記測定ユニットは、測距を行う距離測定部と、測距時の鉛直角を検出する鉛直角検出器と、該鉛直角検出器からの検出結果に基づき鉛直角データを演算する鉛直角制御部と、座標演算部と、主制御部とを具備し、前記水平角制御部は、前記主制御部からの制御信号に基づき測距時の水平角データを前記接続器を介して前記座標演算部に送信し、前記距離測定部による測距データ、前記鉛直角制御部からの前記鉛直角データが前記座標演算部に入力され、該座標演算部は、前記水平角データ、前記測距データ、前記鉛直角データに基づき３次元データを演算する様構成されたので、前記水平回転ユニットに対して前記測定ユニットが交換可能となり、測定態様に対応した測定ユニットを前記水平回転ユニットに搭載することができ、前記水平回転ユニットを共用できるので、設備コストの低減が図れる。

【0013】

又本発明によれば、前記水平回転ユニットは整準部を有し、前記測定ユニットは水平２方向の傾斜を検出するチルトセンサを有し、前記整準部により前記水平回転ユニットが水平に整準された状態で、前記チルトセンサが水平を検出する様、前記測定ユニットの前記水平回転ユニットに対する取付け状態が補正されるので、前記測定ユニットを交換した場合も高精度の測定が可能となる。

【0014】

又本発明によれば、前記測定ユニットは２次元スキャナユニットであり、該２次元スキャナユニットは、パルス測距光を発し、該パルス測距光毎に測距を行う距離測定部と、水平な軸心を有する鉛直回転軸に設けられ、前記パルス測距光を回転照射する走査鏡と、前記鉛直回転軸を回転するモータと、前記鉛直回転軸の鉛直角を検出する鉛直角検出器とを具備し、前記測定ユニットは、前記距離測定部の測距結果と前記鉛直角検出器が検出する測距時の鉛直角に基づき２次元点群データを取得し、該２次元点群データが前記座標演算部に入力され、該座標演算部で３次元点群データが演算される様構成されたので、前記水平回転ユニットが共用でき従来の３次元レーザスキャナに比べ安価な構成とすることができ、又他の測定方法の測量装置にも変更可能であるので、汎用性が増大する。

【0015】

又本発明によれば、前記測定ユニットは視準測距ユニットであり、該視準測距ユニットは、鉛直方向に回転可能な望遠鏡部と、該望遠鏡部を鉛直方向に回転するモータと、前記望遠鏡部の鉛直角を検出する鉛直角検出器とを具備し、前記望遠鏡部は、視準望遠鏡と距離測定部とを有し、該距離測定部は前記視準望遠鏡により所定の測定点を視準した状態で該測定点の測距を行い、前記鉛直角制御部は視準した状態の前記視準望遠鏡の鉛直角データを演算し、該測定点の測距結果に基づく測距データ、前記鉛直角データが前記座標演算部に入力されるので、前記水平回転ユニットが共用でき従来のトータルステーションに比べ安価な構成とすることができ、又他の測定方法の測量装置にも変更可能であるので、汎用性が増大する。

【0016】

更に又本発明によれば、前記視準測距ユニットに前記２次元スキャナユニットが第２の連結器を介して搭載され、前記２次元スキャナユニットと前記水平回転ユニットとは第２の接続器を介して電気的に接続され、前記水平角制御部からの前記水平角データは前記第２の接続器を介して前記２次元スキャナユニットの前記座標演算部に入力される様構成され、前記視準測距ユニットによる測定点の測距と前記２次元スキャナユニットによる２次元点群データの取得が選択的に行われる様構成されたので、１台の測量装置で異なる態様の測定が可能となり、設備コストの低減が図れるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施例に係る測量装置であり、レーザスキャナとした場合の構成図である。

【図2】本発明の実施例に係る測量装置であり、トータルステーションとした場合の構成図である。

【図3】本発明の実施例に係る測量装置であり、レーザスキャナとトータルステーションの機能を有する複合機とした場合の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

【0019】

本発明では、水平回転部と測定部等とを機能に対応したユニットとし、ユニットの組合わせで測量装置を構成し、且つユニット間は分離、合体可能とし、ユニットの組合わせの態様で、測定態様の異なる場合に対応可能としたものである。

【0020】

先ず、図１に於いて、測量装置１が、３次元点群データを取得する３次元レーザスキャナとして構成された場合を説明する。

【0021】

前記測量装置１は、主に図示しない３脚に取付けられた整準ユニット２、該整準ユニット２に設けられた、水平回転ユニット３、該水平回転ユニット３に着脱可能に設けられた測定ユニット４を有している。尚、第１の実施例では、該測定ユニット４が２次元スキャナユニット４ａとなっている。

【0022】

前記水平回転ユニット３は、固定部５、水平回転体６、水平回転軸７、水平回転軸受８、水平回転モータ９、水平角検出器としての水平角エンコーダ１１、水平角制御部１２等を具備する。

【0023】

前記水平回転軸受８は前記固定部５に固定され、前記水平回転軸７は前記水平回転軸受８に回転自在に支持され、前記水平回転体６は前記水平回転軸７に支持され、前記水平回転体６は前記水平回転軸７と一体に回転する様になっている。

【0024】

前記水平回転軸受８と前記水平回転体６との間には前記水平回転モータ９が設けられ、該水平回転モータ９は前記水平角制御部１２によって制御され、該水平角制御部１２は前記水平回転モータ９により、前記水平回転体６を前記水平回転軸７を中心に回転させる様になっている。

【0025】

前記水平回転体６の前記固定部５に対する相対回転変位は、前記水平角エンコーダ１１によって検出され、該水平角エンコーダ１１からの検出信号は前記水平角制御部１２に入力され、該水平角制御部１２によって水平角検出データが演算され、該水平角検出データに基づき前記水平回転モータ９に対するフィードバック制御が前記水平角制御部１２によって行われる。

【0026】

又、前記水平角制御部１２からの水平角データは接続器１６を介して前記２次元スキャナユニット４ａに送出される。

【0027】

該２次元スキャナユニット４ａは、前記水平回転ユニット３の上面に、連結器１５を介して機械的に着脱可能に設けられる。

【0028】

該連結器１５は、前記水平回転ユニット３の上面に固着される下連結要素１５ａと前記２次元スキャナユニット４ａの下面に固着される上連結要素１５ｂから構成される。

【0029】

前記連結器１５は、連結機能と芯合せ機能を有しており、前記下連結要素１５ａと前記上連結要素１５ｂが嵌合し、連結することで、前記水平回転軸７の軸心７ａと前記２次元スキャナユニット４ａの機械軸心とが合致し、更に前記水平回転ユニット３と前記２次元スキャナユニット４ａとが一体に回転する様になっている。

【0030】

ここで、前記機械軸心は、鉛直方向に延出し、鉛直回転軸２２（後述）の軸心と直交し、走査鏡２４（後述）に測距光（後述）が入射する点を通過する。

【0031】

又前記水平回転ユニット３と前記２次元スキャナユニット４ａとは、前記接続器１６によって電気的に接続される。

【0032】

該接続器１６は、分離可能な構造であり、前記２次元スキャナユニット４ａが前記水平回転ユニット３に機械的に取付けられることで、前記２次元スキャナユニット４ａと前記水平回転ユニット３とを電気的に接続する。

【0033】

ここで、電気的な接続としては、電気的接点、容量結合、誘導結合、無線等、接触、非接触の接続手段を用いることが可能である。

【0034】

前記２次元スキャナユニット４ａは、中央に凹部１８が形成された筐体１９、該筐体１９内に収納される以下の構成要素を具備する。

【0035】

構成要素として、距離測定部２１、前記鉛直回転軸２２、軸受２３、前記走査鏡２４、走査モータ２５、鉛直角検出器としての鉛直角エンコーダ２６、鉛直角制御部２７、主制御部２８、操作入力部２９、表示部３１、座標演算部３２、記憶部３３等である。

【0036】

前記鉛直回転軸２２は前記軸受２３を介して回転自在に支持されている。前記鉛直回転軸２２は、水平な軸心２２ａを有し、一端部は前記凹部１８内に延出し、該一端部には前記走査鏡２４が固着されている。又、前記鉛直回転軸２２の他端部には前記鉛直角エンコーダ２６が設けられている。前記走査モータ２５は前記鉛直回転軸２２を回転し、該鉛直回転軸２２の回転により前記走査鏡２４は水平軸心を中心に回転する。

【0037】

又、前記軸心７ａと前記軸心２２ａとは、前記走査鏡２４の反射面上で直交する様になっている。

【0038】

該走査鏡２４の回転変位は、前記鉛直角エンコーダ２６によって検出され、検出結果は前記鉛直角制御部２７に入力される。該鉛直角制御部２７は、前記検出結果に基づき前記走査鏡２４の鉛直角データを演算し、該鉛直角データに基づき前記走査モータ２５をフィードバック制御する。

【0039】

前記距離測定部２１について説明する。

【0040】

発光素子３５からパルス光の測距光が射出され、測距光は投光光学系３６、ビームスプリッタ３７を介して射出される。該ビームスプリッタ３７から射出される測距光の光軸は、前記軸心２２ａと合致しており、測距光は、前記走査鏡２４によって直角に偏向される。該走査鏡２４が回転することで測距光は、前記軸心２２ａと直交し且つ前記軸心７ａを含む平面内を回転（走査）される。

【0041】

測定対象物で反射された測距光（以下、反射測距光）は、前記走査鏡２４に入射し、該走査鏡２４で偏向され、前記ビームスプリッタ３７、受光光学系３８を経て受光素子３９で受光される。

【0042】

測距制御部４１は、前記発光素子３５の発光タイミングと前記受光素子３９の受光タイミングの時間差（即ち、パルス光の往復時間）に基づき、測距光の１パルス毎に測距を実行する。

【0043】

尚、図中、４２は内部参照光学系であり、該内部参照光学系４２を経て受光した測距光の受光タイミングと、反射測距光の受光タイミングとの時間差により測距を行うことで高精度の測距が可能となる。

【0044】

前記走査鏡２４を鉛直方向に回転しつつ、測距を行うことで鉛直角データと測距データが得られ、前記鉛直角データと前記測距データを基に２次元の点群データが取得できる。ここで、鉛直角の取得タイミングは、測距する発光タイミングと同期される。

【0045】

前記鉛直角制御部２７により演算された鉛直角データと、前記距離測定部２１で測定された測距データとは、前記主制御部２８からの制御信号により前記座標演算部３２に送信される。

【0046】

又、前記接続器１６を介して送出された前記水平角データは、直接前記座標演算部３２に入力され、或は前記主制御部２８からの制御信号により前記座標演算部３２に入力される。ここで、前記水平角データの入力タイミングは、前記距離測定部２１による測距する発光タイミングと同期する様に、前記主制御部２８によって制御される。

【0047】

前記座標演算部３２に入力される前記水平角データ、前記鉛直角データは、測距する発光タイミングと同期しており、前記座標演算部３２に於いて前記水平角データ、前記鉛直角データ、前記測距データに基づき測定点のＸ，Ｙ，Ｚの座標データ（３次元データ）が演算される。演算された３次元データは前記記憶部３３に保存される。

【0048】

該記憶部３３は、ＨＤＤ、ＣＤ、メモリカード等種々の記憶手段が用いられ、前記２次元スキャナユニット４ａに対して着脱可能であってもよく、或は所要の通信手段を介して外部記憶装置或は外部データ処理装置にデータを送出可能としてもよい。

【0049】

前記操作入力部２９は入力キーを有し、該操作入力部２９から測定に必要な情報、データが前記主制御部２８に入力される。前記表示部３１には、前記操作入力部２９からの入力情報、或は測定状況等が表示される。尚、前記操作入力部２９はタッチパネルとし、表示部を兼用してもよい。この場合、前記表示部３１は省略される。前記主制御部２８は、前記操作入力部２９からの入力情報、データに対応し、前記鉛直角制御部２７、前記距離測定部２１に制御信号を送出し、又前記接続器１６を介して前記水平角制御部１２に制御信号を送出する。

【0050】

而して、前記主制御部２８は、前記２次元スキャナユニット４ａの点群データ取得の為の制御を行うと共に、前記水平回転ユニット３の制御も実行し、前記２次元スキャナユニット４ａによる鉛直方向の走査と前記水平回転ユニット３の水平方向の回転との協働により、２次元（水平、鉛直２方向）のスキャンが実行される。２次元のスキャンにより、前記鉛直角データ、前記水平角データ、前記測距データが取得できる。従って、測定対象物の面に対応する３次元の点群データが取得できる。

【0051】

以下、上記測量装置１の作動について説明する。

【0052】

該測量装置１をレーザスキャナとして使用する場合、前記水平回転ユニット３に前記２次元スキャナユニット４ａを前記連結器１５を介して取付ける。

【0053】

該連結器１５は、前記水平回転ユニット３と前記２次元スキャナユニット４ａとを機械的に一体化すると共に前記２次元スキャナユニット４ａの機械軸心と前記水平回転ユニット３の回転軸心とを合致させる。

【0054】

又、該水平回転ユニット３と前記２次元スキャナユニット４ａとを組立てることで、前記水平回転ユニット３と前記２次元スキャナユニット４ａとは前記接続器１６を介して電気的に接続される。

【0055】

前記水平回転ユニット３の回転に関する制御は、前記水平角制御部１２が実行し、前記２次元スキャナユニット４ａの制御、即ち前記距離測定部２１による測距の制御、前記走査鏡２４の回転の制御は、前記主制御部２８が実行する。該主制御部２８は、前記水平回転ユニット３と前記２次元スキャナユニット４ａの統合制御を実行する。

【0056】

前記距離測定部２１から測距光が発せられた状態で、前記走査モータ２５により前記走査鏡２４が前記鉛直回転軸２２を中心に鉛直回転され、更に、前記水平回転ユニット３が前記水平回転モータ９により水平回転される。

【0057】

前記走査鏡２４の鉛直回転と、前記水平回転ユニット３の水平回転の協働により、前記測距光は鉛直、水平の２方向に走査される。

【0058】

測距光の１パルス毎に、測距され、又１パルス毎に鉛直角、又水平角が検出される。１パルス毎の測距データに同期して、鉛直角データ、水平角データが取得されることで、各測定点の３次元データが取得される。更に、測距光が鉛直、水平の２次元に走査されることで、３次元の点群データが取得できる。

【0059】

上記した様に、前記水平回転ユニット３と前記２次元スキャナユニット４ａとを連結する前記連結器１５は、前記水平回転軸７の回転軸心と前記２次元スキャナユニット４ａの機械軸心とを合致させる芯合せ機能も有するが、連結した状態の機械的精度を更に向上する為に以下の構成を追加することもできる。

【0060】

前記鉛直回転軸２２の軸心と直交する方向及び平行な方向の２方向（即ち、水平２方向）の傾斜を検出するチルトセンサ（図示せず）を前記２次元スキャナユニット４ａに設ける。前記水平回転ユニット３を前記整準ユニット２により整準し、該整準ユニット２が整準された状態、即ち前記水平回転軸７が鉛直の状態で、前記チルトセンサが水平を検出する様に、前記２次元スキャナユニット４ａの取付け状態を補正する。該２次元スキャナユニット４ａを水平に調整することで、該２次元スキャナユニット４ａと前記水平回転ユニット３とは高精度に整準された状態を保持したまま連結される。

【0061】

前記２次元スキャナユニット４ａは前記連結器１５を介して切離すことができ、前記２次元スキャナユニット４ａ以外の測定ユニットを前記水平回転ユニット３に取付けることが可能である。

【0062】

尚、本実施例では、前記表示部３１、前記操作入力部２９、前記主制御部２８を前記２次元スキャナユニット４ａに配設した構成としたが、前記表示部３１、前記操作入力部２９、前記主制御部２８を前記水平回転ユニット３に設け、制御信号を前記水平角制御部１２、前記接続器１６を介し、前記鉛直角制御部２７と前記距離測定部２１へ送り制御する構成としてもよい。

【0063】

尚、前記２次元スキャナユニット４ａの前記筐体１９にカメラを設け、或は、該筐体１９内に前記走査鏡２４を介して撮影するカメラを設け、カメラで取得した画像データと画像取得時の前記鉛直角データ、前記水平角データ、前記測距データとを関連付けて前記記憶部３３に保存し、保存したデータを、図示しない記録媒体等を介し図示しない外部データ処理装置、例えばＰＣへ転送し、ＰＣは前記水平角データと前記鉛直角データ、前記画像データを組合わせ、パノラマ画像を生成し、このパノラマ画像を基に、前記座標データの集合である点群データの各座標にＲＧＢの色情報を付加することも可能である。

【0064】

次に、図２に於いて、測量装置１がトータルステーションとして構成された場合を説明する。

【0065】

尚、図２中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

【0066】

水平回転ユニット３には、連結器１５を介し測定ユニット４として視準測距ユニット４５が取付けられる。該視準測距ユニット４５は、視準望遠鏡５７を有し、所定の測定点を高精度に測距可能である。

【0067】

尚、上述した様に、前記連結器１５は前記水平回転ユニット３の上面に設けられた下連結要素１５ａと前記視準測距ユニット４５の下面に設けられた上連結要素１５ｂとによって構成され、前記視準測距ユニット４５は前記連結器１５を介して着脱可能である。

【0068】

筐体４７には凹部４８が形成されている。前記筐体４７に軸受４９を介して鉛直回転軸５１が回転自在に設けられる。

【0069】

前記鉛直回転軸５１は、水平な軸心５１ａを有し、一端部は前記凹部４８内に延出し、該一端部に望遠鏡部５２が固着されている。又、前記鉛直回転軸５１の他端部には鉛直角エンコーダ５３が設けられている。

【0070】

前記鉛直回転軸５１に鉛直モータ５４が設けられ、該鉛直モータ５４により前記鉛直回転軸５１を回転し、該鉛直回転軸５１の回転により前記望遠鏡部５２は水平軸心を中心に回転する。

【0071】

前記望遠鏡部５２の高低角（鉛直角）は、前記鉛直角エンコーダ５３によって検出され、検出結果は鉛直角制御部５５に入力される。該鉛直角制御部５５は、前記鉛直角エンコーダ５３の検出結果に基づき前記望遠鏡部５２の鉛直角データを演算し、該鉛直角データに基づき前記鉛直モータ５４をフィードバック制御する。

【0072】

前記望遠鏡部５２について説明する。

【0073】

該望遠鏡部５２は、前記視準望遠鏡５７を具備し、又距離測定部（図示せず）を内蔵している。該距離測定部は、図１中に示した距離測定部２１と距離測定原理は同じであるので説明を省略する。

【0074】

前記視準望遠鏡５７の測距光軸は、前記軸心５１ａ、軸心７ａと直交し、且つ該軸心７ａと前記測距光軸とは同一平面内に存在する様に設定されている。

【0075】

前記筐体４７には、表示部５８、操作入力部５９が設けられ、更に主制御部６１、座標演算部６２、記憶部６３が内蔵されている。

【0076】

前記操作入力部５９から測定に必要な情報、データが前記主制御部６１に入力される。前記表示部５８には、前記操作入力部５９からの入力情報、或は測定状況等が表示される。尚、前記操作入力部５９はタッチパネルとしてもよい。

【0077】

前記主制御部６１は、前記操作入力部５９からの入力情報、データに対応し、前記鉛直角制御部５５、前記望遠鏡部５２に制御信号を送出し、又接続器１６を介して水平角制御部１２に制御信号を送出する。

【0078】

該水平角制御部１２は、該制御信号に基づき前記水平角制御部１２で演算した水平角データを前記接続器１６を介して前記座標演算部６２に送出する。ここで、前記水平角制御部１２から前記水平角データを取得するタイミングは、距離測定部により測距する発光タイミングと同期させる。

【0079】

前記鉛直角制御部５５により演算された前記鉛直角データと、前記望遠鏡部５２で測定された測距データとは、前記主制御部６１からの制御信号により前記座標演算部６２に送信される。前記鉛直角データを取得するタイミングは、距離測定部により測距する発光タイミングと同期させる。

【0080】

前記鉛直角制御部５５から出力される前記鉛直角データは、前記視準望遠鏡５７が測定点を視準した状態の該視準望遠鏡５７の高低角を検出し、前記視準測距ユニット４５は、前記視準望遠鏡５７で所定の測定点を視準した状態で、該測定点の測距と鉛直角の測定を行う。従って、前記視準測距ユニット４５では、測定点の２次元データ（即ち、２次元座標）が取得できる。

【0081】

前記座標演算部６２は、前記水平角データと、前記鉛直角データと、前記測距データとに基づき測定点の３次元データ（即ち、３次元座標）を演算する。得られた該３次元データは、前記記憶部６３に保存される。

【0082】

以下、トータルステーションとして構成される測量装置１の作動について説明する。

【0083】

前記水平回転ユニット３の水平回転、前記望遠鏡部５２の鉛直回転の協働により、前記視準望遠鏡５７が測定点に向けられ、該視準望遠鏡５７により所定の測定点が視準される。

【0084】

該視準望遠鏡５７を介して測距光が、測定点に照射され、測定点の測距が実行される。

【0085】

又、測定点を視準したときの、鉛直角が前記鉛直角エンコーダ５３及び前記鉛直角制御部５５によって検出され、該鉛直角制御部５５は鉛直角データを前記座標演算部６２に送信する。

【0086】

測距時の水平角データが前記水平角制御部１２により演算され、前記水平角データは、前記接続器１６を経て前記座標演算部６２に送信される。

【0087】

而して、前記座標演算部６２は、測距結果、前記鉛直角データ、前記水平角データに基づき３次元データを演算する。演算結果は、前記記憶部６３に保存される。従って、前記測量装置１は、トータルステーションとして測定が行える。

【0088】

更に、図３に於いて、測量装置１がレーザスキャナの機能、トータルステーションの機能を有する複合測定機７１として構成された場合を説明する。

【0089】

尚、図３中、図１、図２中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

【0090】

水平回転ユニット３の上面に連結器１５を介して視準測距ユニット４５を搭載する。前記水平回転ユニット３と前記視準測距ユニット４５とは、接続器１６によって電気的に接続される。

【0091】

更に、前記視準測距ユニット４５の上面に連結器１５′を介して２次元スキャナユニット４ａが搭載される。前記連結器１５′は前記連結器１５と同等の構造となっており、前記連結器１５′は前記視準測距ユニット４５と前記２次元スキャナユニット４ａとを連結すると共に前記視準測距ユニット４５と前記２次元スキャナユニット４ａとの芯合せも行う。又、前記視準測距ユニット４５と前記２次元スキャナユニット４ａとは前記接続器１６′によって電気的にも接続される。

【0092】

前記複合測定機７１では、測定の態様に応じて、前記視準測距ユニット４５と前記２次元スキャナユニット４ａとが選択されて使用される。

【0093】

トータルステーションとして所定の測定点を測定する場合は、前記水平回転ユニット３と前記視準測距ユニット４５が使用される。

【0094】

前記水平回転ユニット３で取得した水平角データは、座標演算部６２に送信される。又、前記視準測距ユニット４５で取得された測定データ（測距データ、鉛直角データ）は、前記座標演算部６２に入力され、該座標演算部６２では前記水平角データと前記測定データに基づき３次元データが演算され、３次元データは記憶部６３に格納される。

【0095】

次に、レーザスキャナとして、測定対象物の測定を行う場合は、前記水平回転ユニット３と前記２次元スキャナユニット４ａが使用される。

【0096】

前記水平回転ユニット３で取得した前記水平角データは、前記接続器１６、前記接続器１６′を経て主制御部２８、座標演算部３２に送信される。

【0097】

該座標演算部３２には、前記２次元スキャナユニット４ａで取得された２次元点群データが入力される。

【0098】

前記座標演算部３２は、前記水平角データと前記２次元点群データに基づき３次元点群データを演算し、前記記憶部３３に保存する。

【0099】

而して、１台の測量装置１により、トータルステーションとして所定点の精密測定が行え、更にレーザスキャナとして測定対象物の３次元点群データが取得できる。

【符号の説明】

【0100】

１ 測量装置
２ 整準ユニット
３ 水平回転ユニット
４ 測定ユニット
４ａ ２次元スキャナユニット
９ 水平回転モータ
１１ 水平角エンコーダ
１２ 水平角制御部
１５ 連結器
１６ 接続器
２１ 距離測定部
２２ 鉛直回転軸
２４ 走査鏡
２５ 走査モータ
２６ 鉛直角エンコーダ
２７ 鉛直角制御部
２８ 主制御部
３２ 座標演算部
３３ 記憶部
４１ 測距制御部
４５ 視準測距ユニット
５２ 望遠鏡部
５３ 鉛直角エンコーダ
５４ 鉛直モータ
５７ 視準望遠鏡
６１ 主制御部
６２ 座標演算部
６３ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】