特開 2017-223608 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2017-223608(P2017-223608A)

(43)【公開日】2017年12月21日

(54)【発明の名称】測量装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20171124BHJP

【ＦＩ】

   G01C15/00 103E

   G01C15/00 103A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-120567(P2016-120567)

(22)【出願日】2016年6月17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】熊谷 薫

(72)【発明者】

【氏名】磯崎 久

(72)【発明者】

【氏名】田中 康司

(72)【発明者】

【氏名】吉野 健一郎

(57)【要約】      （修正有）

【課題】点群データが取得可能で、安価に製造可能な測量装置を提供する。
【解決手段】視準測距ユニット３と、視準測距ユニット３の上側に設けられた２次元スキャナユニット４とを具備し、視準測距ユニット３は水平回転し、水平角を検出する水平角エンコーダ１１と、測距する第１距離測定部を内蔵し鉛直回転する望遠鏡部１６と、望遠鏡部１６の鉛直角を検出する鉛直角エンコーダ１５と、制御部１７とを具備し、２次元スキャナユニット４は測距を行う第２距離測定部２６と、測距光を鉛直面内に偏向し鉛直回転する走査鏡２３と、走査鏡２３の鉛直角を検出する鉛直角エンコーダ２９とを具備し、制御部１７は第１距離測定部の測距結果と鉛直角エンコーダ１５と水平角エンコーダ１１の検出結果に基づき測定点の３次元座標を取得し、第２距離測定部２６の測距結果と鉛直角エンコーダ２９と水平角エンコーダ１１の検出結果に基づき３次元点群データを取得する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

視準測距ユニットと、該視準測距ユニットの上側に設けられた２次元スキャナユニットとを具備し、前記視準測距ユニットは該視準測距ユニットを鉛直軸心を中心に水平回転させる第１水平回転駆動部と、前記視準測距ユニットの水平角を検出する第１水平角検出器と、所定の測定点を視準し測距する第１距離測定部を内蔵する望遠鏡部と、該望遠鏡部を鉛直回転させる第１鉛直回転駆動部と、前記望遠鏡部の鉛直角を検出する第１鉛直角検出器と、制御部とを具備し、前記２次元スキャナユニットは測距光を発し、該測距光毎に測距を行う第２距離測定部と、前記測距光を鉛直面内に偏向する走査鏡と、該走査鏡を水平軸心を中心に鉛直回転させる第２鉛直回転駆動部と、前記走査鏡の鉛直角を検出する第２鉛直角検出器とを具備し、前記制御部は前記第１距離測定部の測距結果と、前記第１鉛直角検出器と前記第１水平角検出器の検出結果に基づき測定点の３次元座標を取得し、前記第２距離測定部の測距結果と、前記第２鉛直角検出器と前記第１水平角検出器の検出結果に基づき３次元点群データを取得する様構成された測量装置。

【請求項2】

前記第１距離測定部の座標系の原点に対する、前記第２距離測定部の座標系の原点とは既知の関係にあり、前記制御部は前記関係を基に、前記第２距離測定部の座標系を前記第１距離測定部の座標系に座標変換する請求項１に記載の測量装置。

【請求項3】

前記２次元スキャナユニットは、前記鉛直面内に含まれる前記水平軸心と直交する鉛直中心線を有し、該鉛直中心線と前記鉛直軸心とが合致又は略合致する様、前記視準測距ユニットの上側に前記２次元スキャナユニットを配置した請求項１又は請求項２に記載の測量装置。

【請求項4】

前記２次元スキャナユニットは、前記鉛直面内に含まれる前記水平軸心と直交する鉛直中心線を有し、該鉛直中心線と前記鉛直軸心とが既知の間隔で離反し、前記走査鏡が前記視準測距ユニットから張出す様、該視準測距ユニットの上側に前記２次元スキャナユニットを配置した請求項１又は請求項２に記載の測量装置。

【請求項5】

前記２次元スキャナユニットを前記視準測距ユニットに対して水平回転させる第２水平回転駆動部と、前記２次元スキャナユニットと前記視準測距ユニット間の相対水平角を検出する第２水平角検出器とを更に具備する請求項１又は請求項２に記載の測量装置。

【請求項6】

前記２次元スキャナユニットは、前記走査鏡の少なくとも上方が開放され、少なくとも上方に前記測距光を照射可能に構成された請求項１〜請求項５のうちいずれかに記載の測量装置。

【請求項7】

前記２次元スキャナユニットは、前記走査鏡の少なくとも下方が開放され、少なくとも下方に前記測距光を照射可能に構成された請求項４又は請求項５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、測定対象物の点群データを取得可能な測量装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

測量装置として、トータルステーションや３次元レーザスキャナがある。トータルステーションは、測定対象点の測定を行う場合に用いられる。３次元レーザスキャナは、測定対象物の形状を３次元座標を有する無数の点の集まり、即ち３次元点群データとして取得する。

【0003】

３次元レーザスキャナは、測定対象物の３次元形状を短時間で測定できるという特徴がある。然し乍ら、３次元レーザスキャナは、トータルステーションに比べて高価であり、設備するにはコスト的な負担が大きい為、広く普及するには至っていない。

【0004】

従って、安価に製造でき、且つ測定対象物の点群データを測定可能な測量装置が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−３８９０１号公報

【特許文献2】特開２０１０−９１４４５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、測定対象物の点群データを取得可能であり、安価で製造可能な測量装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、視準測距ユニットと、該視準測距ユニットの上側に設けられた２次元スキャナユニットとを具備し、前記視準測距ユニットは該視準測距ユニットを鉛直軸心を中心に水平回転させる第１水平回転駆動部と、前記視準測距ユニットの水平角を検出する第１水平角検出器と、所定の測定点を視準し測距する第１距離測定部を内蔵する望遠鏡部と、該望遠鏡部を鉛直回転させる第１鉛直回転駆動部と、前記望遠鏡部の鉛直角を検出する第１鉛直角検出器と、制御部とを具備し、前記２次元スキャナユニットは測距光を発し、該測距光毎に測距を行う第２距離測定部と、前記測距光を鉛直面内に偏向する走査鏡と、該走査鏡を水平軸心を中心に鉛直回転させる第２鉛直回転駆動部と、前記走査鏡の鉛直角を検出する第２鉛直角検出器とを具備し、前記制御部は前記第１距離測定部の測距結果と、前記第１鉛直角検出器と前記第１水平角検出器の検出結果に基づき測定点の３次元座標を取得し、前記第２距離測定部の測距結果と、前記第２鉛直角検出器と前記第１水平角検出器の検出結果に基づき３次元点群データを取得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、前記第１距離測定部の座標系の原点に対する、前記第２距離測定部の座標系の原点とは既知の関係にあり、前記制御部は前記関係を基に、前記第２距離測定部の座標系を前記第１距離測定部の座標系に座標変換する測量装置に係るものである。

【0009】

又本発明は、前記２次元スキャナユニットは、前記鉛直面内に含まれる前記水平軸心と直交する鉛直中心線を有し、該鉛直中心線と前記鉛直軸心とが合致又は略合致する様、前記視準測距ユニットの上側に前記２次元スキャナユニットを配置した測量装置に係るものである。

【0010】

又本発明は、前記２次元スキャナユニットは、前記鉛直面内に含まれる前記水平軸心と直交する鉛直中心線を有し、該鉛直中心線と前記鉛直軸心とが既知の間隔で離反し、前記走査鏡が前記視準測距ユニットから張出す様、該視準測距ユニットの上側に前記２次元スキャナユニットを配置した測量装置に係るものである。

【0011】

又本発明は、前記２次元スキャナユニットを前記視準測距ユニットに対して水平回転させる第２水平回転駆動部と、前記２次元スキャナユニットと前記視準測距ユニット間の相対水平角を検出する第２水平角検出器とを更に具備する測量装置に係るものである。

【0012】

又本発明は、前記２次元スキャナユニットは、前記走査鏡の少なくとも上方が開放され、少なくとも上方に前記測距光を照射可能に構成された測量装置に係るものである。

【0013】

更に又本発明は、前記２次元スキャナユニットは、前記走査鏡の少なくとも下方が開放され、少なくとも下方に前記測距光を照射可能に構成された測量装置に係るものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、視準測距ユニットと、該視準測距ユニットの上側に設けられた２次元スキャナユニットとを具備し、前記視準測距ユニットは該視準測距ユニットを鉛直軸心を中心に水平回転させる第１水平回転駆動部と、前記視準測距ユニットの水平角を検出する第１水平角検出器と、所定の測定点を視準し測距する第１距離測定部を内蔵する望遠鏡部と、該望遠鏡部を鉛直回転させる第１鉛直回転駆動部と、前記望遠鏡部の鉛直角を検出する第１鉛直角検出器と、制御部とを具備し、前記２次元スキャナユニットは測距光を発し、該測距光毎に測距を行う第２距離測定部と、前記測距光を鉛直面内に偏向する走査鏡と、該走査鏡を水平軸心を中心に鉛直回転させる第２鉛直回転駆動部と、前記走査鏡の鉛直角を検出する第２鉛直角検出器とを具備し、前記制御部は前記第１距離測定部の測距結果と、前記第１鉛直角検出器と前記第１水平角検出器の検出結果に基づき測定点の３次元座標を取得し、前記第２距離測定部の測距結果と、前記第２鉛直角検出器と前記第１水平角検出器の検出結果に基づき３次元点群データを取得する様構成されたので、高価な３次元レーザスキャナを用いることなく、トータルステーションと２次元レーザスキャナとの組合わせにより３次元点群データが取得可能であり、製造コストを低減させることができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１の実施例に係る測量装置を示す正面図である。

【図2】本発明の第２の実施例に係る測量装置を示す正面図である。

【図3】本発明の第２の実施例に係る２次元スキャナユニットを示す上面図である。

【図4】本発明の第３の実施例に係る測量装置を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

【0017】

先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施例について説明する。

【0018】

測量装置１は、図示しない三脚に取付けられた整準ユニット２、該整準ユニット２に設けられた第１測定ユニットとしての視準測距ユニット３、該視準測距ユニット３上に設けられた第２測定ユニットとしての２次元スキャナユニット４を有している。

【0019】

前記視準測距ユニット３は、トータルステーションであり、固定部５、第１托架部６、水平回転軸７、水平回転軸受８、第１水平回転駆動部としての水平回転モータ９、第１水平回転検出器としての水平角エンコーダ１１、鉛直回転軸１２、鉛直回転軸受１３、第１鉛直回転駆動部としての鉛直回転モータ１４、第１鉛直回転検出器としての鉛直角エンコーダ１５、望遠鏡部１６、制御部１７、記憶部１８等を具備している。

【0020】

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は鉛直な軸心７ａを有し、前記水平回転軸受８に回転自在に支持される。又、前記第１托架部６は前記水平回転軸７に支持され、前記第１托架部６は水平方向に前記水平回転軸７と一体に回転する様になっている。

【0021】

前記水平回転軸受８と前記第１托架部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は前記制御部１７によって制御される。該制御部１７は、前記水平回転モータ９により前記第１托架部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。

【0022】

前記第１托架部６の前記固定部５に対する相対回転角は、前記水平角エンコーダ１１によって検出される。該水平角エンコーダ１１からの検出信号は前記制御部１７に入力され、該制御部１７により水平角データが演算される。該制御部１７は、前記水平角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を行う。

【0023】

又、前記第１托架部６には凹部１９が形成されている。前記第１托架部６に前記鉛直回転軸受１３を介して前記鉛直回転軸１２が回転自在に設けられる。

【0024】

該鉛直回転軸１２は、水平な軸心１２ａを有し、一端部は前記凹部１９内に延出し、前記一端部に前記望遠鏡部１６が固着されている。又、前記鉛直回転軸１２の他端部には、前記鉛直角エンコーダ１５が設けられている。

【0025】

前記鉛直回転軸１２に前記鉛直回転モータ１４が設けられ、該鉛直回転モータ１４は前記制御部１７に制御される。該制御部１７は、前記鉛直回転モータ１４により前記鉛直回転軸１２を回転し、前記望遠鏡部１６は前記鉛直回転軸１２を中心に回転される様になっている。

【0026】

前記望遠鏡部１６の高低角（鉛直角）は、前記鉛直角エンコーダ１５によって検出され、検出結果は前記制御部１７に入力される。該制御部１７は、前記鉛直角エンコーダ１５の検出結果に基づき前記望遠鏡部１６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回転モータ１４に対するフィードバック制御を行う。

【0027】

又、前記制御部１７で演算された水平角データ、鉛直角データは前記記憶部１８に保存される。該記憶部１８は、ＨＤＤ、ＣＤ、メモリカード等種々の記憶手段が用いられる。該記憶部１８は、前記第１托架部６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。

【0028】

次に、前記望遠鏡部１６について説明する。

【0029】

該望遠鏡部１６は、視準望遠鏡２１を具備し、又第１距離測定部（図示せず）を内蔵している。該第１距離測定部は、前記軸心１２ａと直交する方向に測距光を射出する射出部（図示せず）と、測定対象物で反射された反射測距光を受光する受光部（図示せず）とを有している。

【0030】

前記第１距離測定部は、前記射出部から射出された測距光の発光のタイミングと、測定対象物で反射された反射測距光の前記受光部への受光のタイミングの時間差（即ち、測距光の往復時間）に基づき、測定対象物の測距が実行され、測距結果は前記水平角データと前記鉛直角データに関連付けられて、又は座標値として前記記憶部１８に保存される。

【0031】

前記２次元スキャナユニット４は、前記第１托架部６の上面に固定的に設けられている。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４の鉛直軸心（後述）とは合致しており、該２次元スキャナユニット４は前記視準測距ユニット３と一体に回転する様になっている。

【0032】

ここで、前記鉛直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２３（後述）に測距光が入射する点を通過する。

【0033】

前記２次元スキャナユニット４は、２次元のレーザスキャナであり、中央に凹部２４が形成された第２托架部２５と、該第２托架部２５に収納される以下の構成要素を具備する。尚、前記２次元スキャナユニット４の鉛直軸心は、前記走査鏡２３の反射面を通過し、前記鉛直回転軸２２の軸心２２ａと直交する鉛直線となっている。

【0034】

前記構成要素は、第２距離測定部２６、前記鉛直回転軸２２、軸受２７、前記走査鏡２３、第２鉛直回転駆動部としての走査モータ２８、第２鉛直角検出器としての鉛直角エンコーダ２９等である。

【0035】

前記鉛直回転軸２２は、前記第２托架部２５に前記軸受２７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、水平な前記軸心２２ａを有し、一端部は前記凹部２４内に延出し、前記一端部には前記走査鏡２３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２９が設けられている。前記走査モータ２８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２３は前記軸心２２ａを中心に回転される。

【0036】

前記軸心７ａと前記軸心２２ａとは、前記走査鏡２３の反射面上で直交する様になっている。尚、前記鉛直回転軸１２の前記軸心１２ａと前記軸心２２ａとは平行であり、前記軸心１２ａと前記軸心２２ａとの間の距離は既知となっている。即ち、前記第１距離測定部に対する前記第２距離測定部２６の位置は既知となっている。

【0037】

前記走査鏡２３の回転角は、前記鉛直角エンコーダ２９によって検出され、検出結果は前記制御部１７に入力される。該制御部１７は、該検出結果に基づき前記走査鏡２３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２８をフィードバック制御する。

【0038】

次に、前記第２距離測定部２６について説明する。

【0039】

発光素子３１からパルス光の測距光が射出され、測距光は投光光学系３２、ビームスプリッタ３３を介して射出される。該ビームスプリッタ３３から射出する測距光の光軸は、前記軸心２２ａと合致しており、測距光は前記走査鏡２３によって直角に偏向される。該走査鏡２３が前記軸心２２ａを中心に回転することで、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。

【0040】

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２３に入射し、該走査鏡２３で偏向され、前記ビームスプリッタ３３、受光光学系３４を経て受光素子３５で受光される。

【0041】

前記制御部１７は、前記発光素子３１の発光タイミングと、前記受光素子３５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（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）。

【0042】

尚、前記第２距離測定部２６には内部参照光学系（図示せず）が設けられ、該内部参照光学系で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。

【0043】

前記走査鏡２３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。

【0044】

又、前記制御部１７により演算された前記走査鏡２３の鉛直角データ、前記第２距離測定部２６で測定された測距データは関連付けられて、又は座標値として前記記憶部１８に記憶される。

【0045】

而して、前記制御部１７は、前記視準測距ユニット３による測距、鉛直角測定及び前記水平角エンコーダ１１による水平角の検出結果に基づき、測定点の３次元座標を測定する。又、前記制御部１７は、前記２次元スキャナユニット４の点群データ取得の為の制御を行うと共に、前記水平回転モータ９の制御も実行し、前記２次元スキャナユニット４による鉛直方向の走査と、前記水平回転モータ９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次元のスキャンとパルス光毎の測距により、前記走査鏡２３の鉛直角データ、前記視準測距ユニット３の水平角データ、測距データが取得でき、測定対象物に対応する３次元の点群データが取得できる。

【0046】

以下、前記測量装置１の作動について説明する。

【0047】

先ず、前記視準測距ユニット３により測定点の３次元測定を行う場合について説明する。

【0048】

測定に必要な情報、データが操作入力部（図示せず）から入力されると、前記制御部１７は入力情報やデータに対応し、前記水平回転モータ９、前記鉛直回転モータ１４、前記第１距離測定部に制御信号を送出する。

【0049】

前記視準測距ユニット３の水平回転、前記望遠鏡部１６の鉛直回転の協働により、前記視準望遠鏡２１が所定の測定点に向けられ、該視準望遠鏡２１により所定の測定点が視準される。測距光が前記視準望遠鏡２１を介して測定点に照射され、測定点の測距が実行される。測距データは前記記憶部１８に入力され、該記憶部１８に格納される。

【0050】

又、測定点を視準した時の鉛直角が、前記鉛直角エンコーダ１５によって検出され、水平角が前記水平角エンコーダ１１によって検出され、鉛直角データと水平角データが前記記憶部１８に格納される。又、測距データ、水平角データ、鉛直角データは相互に関連付けられる。

【0051】

前記制御部１７は、前記記憶部１８に格納された測定点の測距データと、測距時の鉛直角データと水平角データとにより、測定点の３次元データ（即ち、３次元座標）を取得することができる。又は、測距データと測距時の鉛直角データと水平角データとにより、測定点の３次元データを算出し、前記記憶部１８に格納することができる。

【0052】

次に、前記２次元スキャナユニット４により測定対象物の３次元の点群データを取得する場合について説明する。

【0053】

前記第２距離測定部２６から測距光が発せられた状態で、前記走査モータ２８により前記走査鏡２３が前記鉛直回転軸２２を中心に回転される。更に、前記２次元スキャナユニット４（前記視準測距ユニット３）が前記水平回転モータ９により水平回転される。

【0054】

前記走査鏡２３の鉛直回転と、前記視準測距ユニット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。

【0055】

測距光の１パルス毎に測距が実行され、又１パルス毎に鉛直角と水平角が検出される。１パルス毎の測距データ、鉛直角データを基に、鉛直平面内の２次元座標が取得される。又、該２次元座標と水平角データを基に、各測定点での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。

【0056】

尚、前記第１距離測定部で得られる３次元座標系の原点と、前記第２距離測定部２６で得られる２次元座標系の原点との位置関係は既知となっている。

【0057】

従って、前記第１距離測定部の原点と前記第２距離測定部２６の原点との位置関係と、前記走査鏡２３の鉛直角データに基づき、前記制御部１７により該第２距離測定部２６の座標系を前記第１距離測定部の座標系へと変換することができるので、前記第２距離測定部２６で取得された２次元データを座標変換し、各測定点での３次元データを取得する様にしてもよい。

【0058】

上述の様に、本実施例では、トータルステーションである前記視準測距ユニット３の上面に、２次元のレーザスキャナである前記２次元スキャナユニット４を一体に設け、前記視準測距ユニット３を介して前記２次元スキャナユニット４を水平回転させているので、前記走査鏡２３の鉛直回転と、前記視準測距ユニット３の水平回転とにより、前記第２距離測定部２６から発せられた測距光を、鉛直、水平の２次元に走査させることができる。

【0059】

従って、前記２次元スキャナユニット４と前記視準測距ユニット３の組合わせにより３次元の点群データを取得することができ、高価な３次元のレーザスキャナを用いる必要がないので、３次元の点群データを取得可能な前記測量装置１の製造コストを低減させることができる。

【0060】

又、前記第１距離測定部の原点に対する前記第２距離測定部２６の原点の位置が既知となっているので、前記走査鏡２３の鉛直回転により得られた２次元座標を前記第１距離測定部の３次元座標に変換することができる。従って、前記２次元スキャナユニット４により、測定点の３次元データを測定することができる。

【0061】

次に、図２、図３に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図２中、図１中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

【0062】

第２の実施例では、走査鏡２３が視準測距ユニット３から水平方向に張出す様、２次元スキャナユニット４が第１托架部６の上面に固定的に設けられている。前記２次元スキャナユニット４は、例えば図２に示される様に、鉛直回転軸２２の軸心２２ａと鉛直回転軸１２の軸心１２ａとが平行であり、前記２次元スキャナユニット４の鉛直軸心（前記走査鏡２３の反射面を通過し、前記軸心２２ａと直交する鉛直線）と水平回転軸７の軸心７ａとが平行となる様設けられている。前記鉛直軸心と前記軸心７ａとは、既知の距離だけ離反している。

【0063】

尚、望遠鏡部１６内の第１距離測定部（図示せず）の３次元座標系の原点と、第２距離測定部２６の２次元座標系の原点との位置関係は既知となっている。

【0064】

又、第２の実施例では、第２托架部２５が、走査モータ２８、鉛直角エンコーダ２９等を収納する駆動部筐体３６と、前記第２距離測定部２６を収納する測距部筐体３７と、該測距部筐体３７と前記駆動部筐体３６とを連結し、前記測距部筐体３７を支持する連結部３８とから構成されている。前記駆動部筐体３６が前記第１托架部６上に固着されている。

【0065】

前記駆動部筐体３６と前記測距部筐体３７との間には、空間３９が形成されている。該空間３９内に前記鉛直回転軸２２が延出し、該鉛直回転軸２２の延出端部に前記走査鏡２３が固着されている。該走査鏡２３は、前記鉛直回転軸２２を中心に、前記空間３９内で鉛直回転する様になっている。

【0066】

前記連結部３８は、前記走査鏡２３の側方、図３中では紙面に対して上側で、前記駆動部筐体３６と前記測距部筐体３７とを連結している。即ち、前記２次元スキャナユニット４は、前記走査鏡２３で反射される測距光の照射方向に対し、一方の側方が閉塞され、上下方向及び他方の側方が開放された構造となっている。

【0067】

又、前記走査鏡２３が前記第１托架部６から張出しているので、前記第２距離測定部２６は前記連結部３８及び前記第１托架部６の干渉を受けることなく、前記走査鏡２３を介して鉛直下方に測距光を照射させることができる。従って、前記２次元スキャナユニット４は、鉛直下方をスキャンすることができ、測定点の２次元座標を取得することができる。

【0068】

又、前記走査鏡２３の鉛直回転と、前記第１托架部６の水平回転の協働により、３次元の点群データを取得することができる。

【0069】

更に、前記第１距離測定部の原点に対する前記第２距離測定部２６の原点の位置が既知となっており、前記軸心２２ａと前記軸心１２ａとが平行で、前記軸心２２ａと前記軸心１２ａとの距離が既知であるので、前記第２距離測定部２６の座標系を前記第１距離測定部の座標系に座標変換することができる。而して、前記測量装置１は、前記第１距離測定部の鉛直下方の測定点の３次元座標を取得することができる。

【0070】

第２の実施例では、前記第１距離測定部は、第１の実施例で前記第１托架部６等により遮られ、測定ができなかった鉛直下方の３次元座標を取得することができる。従って、測定が不能となる範囲を大幅に減少させることができ、作業性を向上させることができる。

【0071】

次に、図４に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図４中、図２中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

【0072】

第３の実施例は、第２の実施例に於ける２次元スキャナユニット４が、視準測距ユニット３に、スキャナ回転軸４１を介して回転自在に支持される構成となっている。第３の実施例では、連結部３８が側方に位置し、走査鏡２３の下方が開放されている。

【0073】

前記スキャナ回転軸４１は回転自在に設けられ、第２水平回転駆動部としてのモータ（図示せず）により水平回転される様になっている。前記スキャナ回転軸４１の下方には第２水平角検出器としての走査方向検出部４２が設けられている。前記モータは制御部１７によって制御され、前記モータによって前記２次元スキャナユニット４が前記スキャナ回転軸４１の軸心４１ａを中心に水平回転可能となっている。尚、前記第２水平回転駆動部は、手動としてもよい。

【0074】

尚、前記２次元スキャナユニット４は、例えば水平回転軸７の軸心７ａと２次元スキャナユニット４の鉛直軸心とが合致する位置を基準位置とする。基準位置に対する前記視準測距ユニット３の第１距離測定部の３次元座標系の原点と、前記２次元スキャナユニット４の第２距離測定部２６の２次元座標系の原点との位置関係は既知となっている。又、前記軸心４１ａと前記２次元スキャナユニット４の鉛直軸心との間の距離は既知となっている。

【0075】

前記２次元スキャナユニット４の第１托架部６に対する相対回転角は、前記走査方向検出部４２によって検出される。該走査方向検出部４２からの検出信号は前記制御部１７に入力され、該制御部１７により前記２次元スキャナユニット４の前記第１托架部６に対する相対水平角データが演算される。

【0076】

前記制御部１７は、相対水平角データを基に前記モータをフィードバック制御する。又、前記制御部１７は、相対水平角データと、前記基準位置に於ける前記第１距離測定部と前記第２距離測定部２６の原点の位置関係と、前記軸心４１ａと前記２次元スキャナユニット４の鉛直軸心との間の距離とを基に、前記第１距離測定部の原点に対する前記第２距離測定部２６の原点の位置を演算する。

【0077】

第３の実施例では、前記軸心４１ａを中心に前記２次元スキャナユニット４を回転させることができる。従って、第１の実施例の様に、前記水平回転軸７の前記軸心７ａと前記２次元スキャナユニット４の鉛直軸心とが合致する様に該２次元スキャナユニット４を配置してもよい。又、第２の実施例の様に、前記軸心７ａと前記鉛直軸心とが離反する様に前記２次元スキャナユニット４を配置してもよい。

【0078】

第３の実施例の場合も、前記走査鏡２３の鉛直回転と前記視準測距ユニット３の水平回転の協働により、３次元の点群データを取得することができる。

【0079】

又、第２の実施例と同様、前記走査鏡２３の鉛直下方が開放されているので、前記２次元スキャナユニット４を回転させ、前記走査鏡２３が前記第１托架部６から張出した状態とすることで、前記第２距離測定部２６は鉛直下方の測定点の２次元座標を取得することができる。

【0080】

更に、前記第１距離測定部の原点に対する前記第２距離測定部２６の原点の位置が演算可能であるので、該第２距離測定部２６の座標系から前記第１距離測定部の座標系へと座標変換することで、前記第２距離測定部２６による鉛直下方の測定点の測距結果を前記第１距離測定部の３次元座標系として取得することができる。

【0081】

尚、前記２次元スキャナユニット４の配置は、第１の実施例の配置、第２の実施例の配置に限られるものではなく、例えば前記２次元スキャナユニット４を基準位置から９０°回転させ、鉛直回転軸１２の軸心１２ａと前記鉛直回転軸２２の前記軸心２２ａとが直交する配置としてもよく、用途に応じて自由に前記２次元スキャナユニット４の向きを設定することができる。

【0082】

又、第３の実施例では、前記２次元スキャナユニット４が前記スキャナ回転軸４１を中心に回転可能となっているが、前記２次元スキャナユニット４は前記視準測距ユニット３上をスライド可能な構成としてもよい。前記２次元スキャナユニット４を例えば前記軸心２２ａと平行な方向にスライド可能とすることで、第１の実施例の配置から第２の実施例の配置へと前記２次元スキャナユニット４を変位させることができる。

【0083】

又、第１の実施例〜第３の実施例では、前記２次元スキャナユニット４に前記第２距離測定部２６を１つのみ設けているが、異なる鉛直平面の２次元点群データを取得可能な複数の第２距離測定部２６を前記２次元スキャナユニット４に設けてもよい。

【0084】

更に、第２托架部２５にカメラを設け、或は該第２托架部２５内に前記走査鏡２３を介して撮影するカメラを設けてもよい。該カメラで取得した画像データと画像取得時の鉛直角データと水平角データを記憶部１８に保存し、保存されたデータを図示しない記憶媒体等を介して図示しないＰＣへ転送し、ＰＣによりパノラマ画像を作成すると共に、該パノラマ画像を基に３次元点群データの各測定点にＲＧＢの色情報を付加することができる。

【0085】

尚、第１の実施例〜第３の実施例では、２次元スキャナユニット４は測距光をパルス光とし、ＴＯＦ方式で測距を行ったが、前記２次元スキャナユニット４の測距光を変調した連続光とし、射出光と反射光との位相差を求め、該位相差に基づき距離測定を行う様にしてもよい。

【符号の説明】

【0086】

１ 測量装置
３ 視準測距ユニット
４ ２次元スキャナユニット
６ 第１托架部
９ 水平回転モータ
１１ 水平角エンコーダ
１４ 鉛直回転モータ
１５ 鉛直角エンコーダ
１６ 望遠鏡部
１７ 制御部
２３ 走査鏡
２５ 第２托架部
２６ 第２距離測定部
２８ 走査モータ
２９ 鉛直角エンコーダ
３６ 駆動部筐体
３７ 測距部筐体
３８ 連結部
４１ スキャナ回転軸
４２ 走査方向検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】