特許 6817097 測量システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6817097

(24)【登録日】2020年12月28日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】測量システム

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20210107BHJP

【ＦＩ】

   G01C15/00 105S

   G01C15/00 103A

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-20074(P2017-20074)

(22)【出願日】2017年2月7日

(65)【公開番号】特開2018-128291(P2018-128291A)

(43)【公開日】2018年8月16日

【審査請求日】2020年2月5日

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】大友 文夫

【審査官】 續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−２２３８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１４３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２９１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０８５１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５１４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００４２９７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の測定ユニットと、該複数の測定ユニットに共通の整準ユニットとを有し、該整準ユニットは上面に凹嵌合部を有し、前記複数の測定ユニットはそれぞれ前記凹嵌合部に嵌脱可能な凸嵌合部を有し、前記複数の測定ユニットは前記整準ユニットに対して交換可能であり、各測定ユニットを前記整準ユニットに取付けた状態で、それぞれ同一の測定対象を測定し、各測定ユニット間のオフセット量を測定し、該オフセット量に基づき各測定ユニットで測定した測定値を補正、座標変換する様構成した測量システム。

【請求項2】

前記複数の測定ユニットのうち１つの測定ユニットで前記測定対象を測定した際の水平角と、前記複数の測定ユニットのうち他の１つの測定ユニットで前記測定対象を測定した際の水平角との差分から、直交する水平２方向のオフセットを行う方位角オフセット量を測定する請求項１に記載の測量システム。

【請求項3】

前記複数の測定ユニットのうち１つの測定ユニットで前記測定対象を測定した際の斜距離と鉛直角とから前記１つの測定ユニットに対する前記測定対象の高さを測定し、前記複数の測定ユニットのうち他の１つの測定ユニットで前記測定対象を測定した際の斜距離と鉛直角とから前記他の１つの測定ユニットに対する前記測定対象の高さを測定し、２つの高さの差分から鉛直方向のオフセットを行う機械高オフセット量を測定する請求項１又は請求項２に記載の測量システム。

【請求項4】

前記複数の測定ユニットは、それぞれ通信部を有する請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の測量システム。

【請求項5】

前記複数の測定ユニットはそれぞれ撮像部を有し、該撮像部は基準位置に設けられたターゲットを含む画像を撮像し、撮像された画像内の前記ターゲットを基に、該ターゲットを検出する請求項１〜請求項４のうちいずれか１項に記載の測量システム。

【請求項6】

前記複数の測定ユニットのうち１つはトータルステーションであり、該トータルステーションは水平回転軸を中心に水平回転する托架部と、鉛直回転軸を中心に鉛直回転する望遠鏡部と、測距光を射出して測定対象物迄の距離を測定する距離測定部とを有し、前記望遠鏡部により前記測定対象物を視準し、該測定対象物迄の距離を測定する請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載の測量システム。

【請求項7】

前記複数の測定ユニットのうち１つはレーザスキャナであり、該レーザスキャナは水平回転軸を中心に水平回転する托架部と、鉛直回転軸を中心に鉛直回転する走査鏡と、測距光を射出して測定対象物迄の距離を測定する距離測定部とを有し、前記走査鏡を介して測距光を回転照射して前記測定対象物を走査し、該測定対象物の点群データを取得する請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載の測量システム。

【請求項8】

前記複数の測定ユニットのうち１つはスポットレーザスキャナであり、該スポットレーザスキャナは測距光を射出して測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、測距光の光軸と前記測定対象物で反射された反射測距光の光軸を同一の偏角、同一の方向で偏向する光軸偏向部を有し、該光軸偏向部は重なり合う一対の光学プリズムで構成され、該光学プリズムはそれぞれ独立して回転可能である請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載の測量システム。

【請求項9】

前記複数の測定ユニットのうち１つの測定ユニットがゼロセットした際に検出された水平角を基に、前記方位角オフセット量を更新する請求項２に記載の測量システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定対象物の３次元座標を取得可能な測量システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

各点毎に３次元座標を有する多数の点により、測定対象物の３次元形状を点群データとして取得する場合、測量装置としてレーザスキャナが用いられる。

【0003】

レーザスキャナで取得される３次元座標は、レーザスキャナを中心とした相対座標である。従って、点群データの絶対座標を取得する為には、レーザスキャナの座標系を絶対座標系へと変換する必要がある。

【0004】

レーザスキャナの座標系を絶対座標系の座標へと変換する為には、先ずトータルステーション等で予め測定された既知点にターゲットを設置する。次に、該ターゲットを含む様にレーザスキャナで測定した際の点群データからターゲットを検出し、検出したターゲットの絶対座標を基に、レーザスキャナの座標系を絶対座標系へと変換する必要がある。この為、作業が煩雑となる。

【0005】

又、点群データからターゲットを高精度に検出する為には、ターゲットの高密度な点群データが必要となる。

【0006】

従って、特に遠方のターゲットを検出する為には、高出力なレーザ光源を用い、高周期でレーザ光を発光させて点群密度を増加させるか、或は狭角カメラを別途設け、該狭角カメラでターゲットを正確に視準し、測定範囲を狭く限定して点群密度を増加させる必要がある。この為、レーザ光源が高価になると共に、制御系が煩雑になる等、測量装置の製作コストが増大していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第４９９６３７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、異なる測定ユニットの交換を容易に可能とし、製作コストの低減が図れる測量システムを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、複数の測定ユニットと、該複数の測定ユニットに共通の整準ユニットとを有し、該整準ユニットは上面に凹嵌合部を有し、前記複数の測定ユニットはそれぞれ前記凹嵌合部に嵌脱可能な凸嵌合部を有し、前記複数の測定ユニットは前記整準ユニットに対して交換可能であり、各測定ユニットを前記整準ユニットに取付けた状態で、それぞれ同一の測定対象を測定し、各測定ユニット間のオフセット量を測定し、該オフセット量に基づき各測定ユニットで測定した測定値を補正、座標変換する様構成した測量システムに係るものである。

【0010】

又本発明は、前記複数の測定ユニットのうち１つの測定ユニットで前記測定対象を測定した際の水平角と、前記複数の測定ユニットのうち他の１つの測定ユニットで前記測定対象を測定した際の水平角との差分から、直交する水平２方向のオフセットを行う方位角オフセット量を測定する測量システムに係るものである。

【0011】

又本発明は、前記複数の測定ユニットのうち１つの測定ユニットで前記測定対象を測定した際の斜距離と鉛直角とから前記１つの測定ユニットに対する前記測定対象の高さを測定し、前記複数の測定ユニットのうち他の１つの測定ユニットで前記測定対象を測定した際の斜距離と鉛直角とから前記他の１つの測定ユニットに対する前記測定対象の高さを測定し、２つの高さの差分から鉛直方向のオフセットを行う機械高オフセット量を測定する測量システムに係るものである。

【0012】

又本発明は、前記複数の測定ユニットは、それぞれ通信部を有する測量システムに係るものである。

【0013】

又本発明は、前記複数の測定ユニットはそれぞれ撮像部を有し、該撮像部は基準位置に設けられたターゲットを含む画像を撮像し、撮像された画像内の前記ターゲットを基に、該ターゲットを検出する測量システムに係るものである。

【0014】

又本発明は、前記複数の測定ユニットのうち１つはトータルステーションであり、該トータルステーションは水平回転軸を中心に水平回転する托架部と、鉛直回転軸を中心に鉛直回転する望遠鏡部と、測距光を射出して測定対象物迄の距離を測定する距離測定部とを有し、前記望遠鏡部により前記測定対象物を視準し、該測定対象物迄の距離を測定する測量システムに係るものである。

【0015】

又本発明は、前記複数の測定ユニットのうち１つはレーザスキャナであり、該レーザスキャナは水平回転軸を中心に水平回転する托架部と、鉛直回転軸を中心に鉛直回転する走査鏡と、測距光を射出して測定対象物迄の距離を測定する距離測定部とを有し、前記走査鏡を介して測距光を回転照射して前記測定対象物を走査し、該測定対象物の点群データを取得する測量システムに係るものである。

【0016】

又本発明は、前記複数の測定ユニットのうち１つはスポットレーザスキャナであり、該スポットレーザスキャナは測距光を射出して測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、測距光の光軸と前記測定対象物で反射された反射測距光の光軸を同一の偏角、同一の方向で偏向する光軸偏向部を有し、該光軸偏向部は重なり合う一対の光学プリズムで構成され、該光学プリズムはそれぞれ独立して回転可能である測量システムに係るものである。

【0017】

更に又本発明は、前記複数の測定ユニットのうち１つの測定ユニットがゼロセットした際に検出された水平角を基に、前記方位角オフセット量を更新する測量システムに係るものである。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、複数の測定ユニットと、該複数の測定ユニットに共通の整準ユニットとを有し、該整準ユニットは上面に凹嵌合部を有し、前記複数の測定ユニットはそれぞれ前記凹嵌合部に嵌脱可能な凸嵌合部を有し、前記複数の測定ユニットは前記整準ユニットに対して交換可能であり、各測定ユニットを前記整準ユニットに取付けた状態で、それぞれ同一の測定対象を測定し、各測定ユニット間のオフセット量を測定し、該オフセット量に基づき各測定ユニットで測定した測定値を補正、座標変換する様構成したので、各測定ユニット間のオフセット量が常に一定となり、再度演算することなく各測定ユニット間の座標系を容易に合致させることができ、作業時間の短縮、作業性の向上が図れると共に、ターゲット検出の為に高品質の部材を必要とせず、製作コストの低減を図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】

【0019】

【図1】本発明の実施例に係る整準ユニットにレーザスキャナが取付けられた状態を示す正断面図である。

【図2】本発明の実施例に係る整準ユニットを示す斜視図である。

【図3】該整準ユニットにトータルステーションが取付けられた状態を示す正断面図である。

【図4】（Ａ）はトータルステーションによるターゲットの検出を示す説明図であり、（Ｂ）はレーザスキャナによるターゲットの検出を示す説明図である。

【図5】本発明の実施例に係るスポットレーザスキャナを示す正断面図である。

【図6】該スポットレーザスキャナの測定ユニット本体を示す構成図である。

【図7】該測定ユニット本体の光軸偏向部を示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

【0021】

先ず、図１〜図３に於いて、本発明の実施例に係る測量システムについて説明する。

【0022】

測量システム１は、三脚５６（図４（Ａ）、図４（Ｂ）参照）に取付けられた整準ユニット２、該整準ユニット２に着脱される複数の測量装置、例えば第１測定ユニット（後述するレーザスキャナ３）、第２測定ユニット（後述するトータルステーション２４）から構成される。又、前記第１測定ユニットと前記第２測定ユニットは、それぞれ前記整準ユニット２と嵌脱可能な固定部（後述）を有している。

【0023】

図１は、前記整準ユニット２に前記第１測定ユニットとしての前記レーザスキャナ３を取付けた状態を示している。

【0024】

該レーザスキャナ３は、固定部４と、托架部５と、水平回転軸６と、水平回転軸受７と、水平回転駆動部としての水平回転モータ８と、水平角検出部としての水平角エンコーダ９と、鉛直回転軸１１と、鉛直回転軸受１２と、鉛直回転駆動部としての鉛直回転モータ１３と、鉛直角検出部としての鉛直角エンコーダ１４と、鉛直回転部である走査鏡１５と、第１通信部１６と、演算制御部１７と、記憶部１８と、第１距離測定部１９等を具備している。

【0025】

前記固定部４の下面には、該固定部４よりも径が小さい円筒状の嵌合筒部２１が突設されている。又、該嵌合筒部２１の一部には、該嵌合筒部２１の外周面より径方向に突出する嵌合凸部２２が形成されている。前記嵌合筒部２１と前記嵌合凸部２２を介して、前記レーザスキャナ３が芯合せされ、回転方向の位置合せがされた状態で、前記整準ユニット２に嵌合し、取付けられる。尚、前記嵌合筒部２１と前記嵌合凸部２２とで前記レーザスキャナ３の凸嵌合部が構成される。

【0026】

前記水平回転軸受７は前記固定部４に固定される。前記水平回転軸６は鉛直な軸心６ａを有し、前記水平回転軸６は前記水平回転軸受７に回転自在に支持される。又、前記托架部５は前記水平回転軸６に支持され、前記托架部５は水平方向に前記水平回転軸６と一体に回転する様になっている。

【0027】

前記水平回転軸受７と前記托架部５との間には前記水平回転モータ８が設けられ、該水平回転モータ８は前記演算制御部１７により制御される。該演算制御部１７は、前記水平回転モータ８により、前記托架部５を前記軸心６ａを中心に回転させる。

【0028】

前記托架部５の前記固定部４に対する相対回転角は、前記水平角エンコーダ９によって検出される。該水平角エンコーダ９からの検出信号は前記演算制御部１７に入力され、該演算制御部１７により水平角データが演算される。該演算制御部１７は、前記水平角データに基づき、前記水平回転モータ８に対するフィードバック制御を行う。

【0029】

又、前記托架部５には、水平な軸心１１ａを有する前記鉛直回転軸１１が設けられている。該鉛直回転軸１１は、前記鉛直回転軸受１２を介して回転自在となっている。尚、前記軸心６ａと前記軸心１１ａの交点が、測距光の射出位置であり、前記レーザスキャナ３の座標系の原点となっている。

【0030】

前記托架部５には凹部２３が形成されている。前記鉛直回転軸１１は、一端部が前記凹部２３内に延出し、前記一端部に前記走査鏡１５が固着され、該走査鏡１５は前記凹部２３に収納されている。又、前記鉛直回転軸１１の他端部には、前記鉛直角エンコーダ１４が設けられている。

【0031】

前記鉛直回転軸１１に前記鉛直回転モータ１３が設けられ、該鉛直回転モータ１３は前記演算制御部１７に制御される。該演算制御部１７は、前記鉛直回転モータ１３により前記鉛直回転軸１１を回転させ、前記走査鏡１５は前記軸心１１ａを中心に回転される。

【0032】

前記走査鏡１５の回転角は、前記鉛直角エンコーダ１４によって検出され、検出結果は前記演算制御部１７に入力される。該演算制御部１７は、検出結果に基づき前記走査鏡１５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１３に対するフィードバック制御を行う。

【0033】

前記第１通信部１６は、無線や有線等所要の手段で後述する第２測定ユニットとしての前記トータルステーション２４の第２通信部２５（後述）との通信が可能である。前記第１通信部１６と前記第２通信部２５を介して、水平角データや鉛直角データ、測定結果、後述する方位角オフセット量、機械高オフセット量等について、前記レーザスキャナ３と前記トータルステーション２４との間で各種データの授受が可能となっている。

【0034】

又、前記演算制御部１７で演算された水平角データ、鉛直角データや測定結果、或は前記トータルステーション２４との方位角オフセット量（後述）、機械高オフセット量（後述）は、前記記憶部１８に保存される。該記憶部１８には、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、前記托架部５に対して着脱可能であってもよく、或は前記第１通信部１６を介して外部記憶装置や外部データ処理装置にデータを送出可能としてもよい。

【0035】

次に、前記第１距離測定部１９について説明する。

【0036】

発光素子２６からパルス光の測距光が射出される。測距光は、投光光学系２７、ビームスプリッタ２８を介して射出される。該ビームスプリッタ２８から射出される測距光の光軸は、前記軸心１１ａと合致しており、測距光は前記走査鏡１５によって直角に偏向される。該走査鏡１５が前記軸心１１ａを中心に回転することで、測距光は前記軸心１１ａと直交し、且つ前記軸心６ａを含む平面内で回転（走査）される。

【0037】

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１５に入射し、該走査鏡１５で偏向される。該走査鏡１５で偏向された反射測距光は、前記ビームスプリッタ２８、受光光学系２９を経て受光素子３１で受光される。

【0038】

前記第１距離測定部１９は、前記発光素子２６の発光タイミングと、前記受光素子３１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）。

【0039】

尚、前記第１距離測定部１９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、より高精度の測距が可能となる。

【0040】

前記走査鏡１５の鉛直方向の回転と、前記托架部５の水平方向の回動との協働により、測距光が２次元に走査される。又、パルス光毎の測距により測距データが得られ、各パルス光毎に前記鉛直角エンコーダ１４、前記水平角エンコーダ９により鉛直角、水平角を検出することで、鉛直角データ、水平角データが取得できる。鉛直角データ、水平角データ、測距データとにより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。

【0041】

次に、図２に於いて、前記整準ユニット２について説明する。

【0042】

該整準ユニット２は、前記三脚５６に取付けられる基盤部３２と、前記測量システム１を整準する為の整準ネジ３３と、前記レーザスキャナ３又は前記トータルステーション２４が択一的に装着される台座部３４とを含む。

【0043】

該台座部３４の上面には、円筒状の嵌合穴３５が穿設され、該嵌合穴３５は前記嵌合筒部２１と嵌合可能となっている。又、前記嵌合穴３５の周縁の一部が欠切されて欠切凹部３６が形成され、該欠切凹部３６は前記嵌合凸部２２と嵌合可能となっている。尚、前記嵌合穴３５と前記欠切凹部３６とで凹嵌合部が構成される。

【0044】

前記整準ユニット２に前記レーザスキャナ３を装着した際には、前記嵌合筒部２１と前記嵌合穴３５との嵌合により前記レーザスキャナ３が前記整準ユニット２と芯合せされ、前記嵌合凸部２２と前記欠切凹部３６との嵌合により前記レーザスキャナ３が回転方向に位置決めされる。又この時、前記整準ユニット２の軸心と前記軸心６ａとが合致する様になっている。

【0045】

図３は、前記整準ユニット２に第２測定ユニットとしての前記トータルステーション２４を取付けた状態を示している。

【0046】

該トータルステーション２４は、固定部３７と、托架部３８と、水平回転軸３９と、水平回転軸受４１と、水平回転駆動部としての水平回転モータ４２と、水平角検出部としての水平角エンコーダ４３と、鉛直回転軸４４と、鉛直回転軸受４５と、鉛直回転駆動部としての鉛直回転モータ４６と、鉛直角検出部としての鉛直角エンコーダ４７と、鉛直回転部である望遠鏡部４８と、前記第２通信部２５と、演算制御部４９と、記憶部５１等を具備している。

【0047】

前記固定部３７の下面には、該固定部３７よりも径が小さい円筒状の嵌合筒部５２と、該嵌合筒部５２の外周面より径方向に突出する嵌合凸部５３とが形成されている。前記嵌合筒部５２、前記嵌合凸部５３は、前記レーザスキャナ３の前記嵌合筒部２１、前記嵌合凸部２２と同一の形状をしており、前記嵌合穴３５、前記欠切凹部３６に対して嵌脱可能となっている。尚、前記嵌合筒部５２と前記嵌合凸部５３とで前記トータルステーション２４の凸嵌合部が構成される。

【0048】

前記嵌合筒部５２と前記嵌合穴３５とが嵌合し、前記嵌合凸部５３と前記欠切凹部３６とが嵌合することで、前記トータルステーション２４が芯合せされ、回転方向に位置決めされた状態で、前記整準ユニット２に取付けられる。

【0049】

尚、測定ユニット間の構造上の相違、或は各測定ユニット間の個体差により、基準光軸（水平角が０°、高低角（鉛直角）が０°の時の光軸）は水平方向の相違、或は高低差を有している。この差をオフセット量と称する。

【0050】

前記水平回転軸受４１は、前記固定部３７に固定される。前記水平回転軸３９は鉛直な軸心３９ａを有し、前記水平回転軸受４１に回転自在に支持される。又、前記托架部３８は、前記水平回転軸３９に支持され、前記托架部３８は前記水平回転軸３９と一体に水平方向に回転する様になっている。

【0051】

前記水平回転軸受４１と前記托架部３８との間には前記水平回転モータ４２が設けられ、該水平回転モータ４２は前記演算制御部４９によって制御される。該演算制御部４９は、前記水平回転モータ４２により、前記托架部３８を前記軸心３９ａを中心に回転させる。

【0052】

前記托架部３８の前記固定部３７に対する相対回転角は、前記水平角エンコーダ４３によって検出される。該水平角エンコーダ４３からの検出信号は、前記演算制御部４９に入力され、該演算制御部４９により水平角データが演算される。該演算制御部４９は、前記水平角データに基づき、前記水平回転モータ４２のフィードバック制御を行う。

【0053】

又、前記托架部３８には凹部５４が形成されている。前記托架部３８に前記鉛直回転軸受４５を介して前記鉛直回転軸４４が回転自在に設けられる。

【0054】

該鉛直回転軸４４は、水平な軸心４４ａを有している。前記鉛直回転軸４４の一端部は前記凹部５４内に延出し、前記一端部に前記望遠鏡部４８が固着され、該望遠鏡部４８は前記凹部５４に収納されている。又、前記鉛直回転軸４４の他端部には、前記鉛直角エンコーダ４７が設けられている。尚、前記軸心３９ａと前記軸心４４ａの交点が、測距光の射出位置であり、前記トータルステーション２４の座標系の原点となっている。

【0055】

前記鉛直回転軸４４に前記鉛直回転モータ４６が設けられ、該鉛直回転モータ４６は前記演算制御部４９に制御される。該演算制御部４９は、前記鉛直回転モータ４６により前記鉛直回転軸４４を回転し、前記望遠鏡部４８は前記軸心４４ａを中心に回転される。

【0056】

前記望遠鏡部４８の高低角（鉛直角）は、前記鉛直角エンコーダ４７によって検出され、検出結果は前記演算制御部４９に入力される。該演算制御部４９は、前記鉛直角エンコーダ４７の検出結果に基づき、前記望遠鏡部４８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４６のフィードバック制御を行う。

【0057】

又、前記演算制御部４９で演算された水平角データ、鉛直角データや測定結果、或は前記レーザスキャナ３と前記トータルステーション２４との方位角オフセット量（後述）、機械高オフセット量（後述）は前記記憶部５１に保存される。該記憶部５１には、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５１には、前記托架部３８に対して着脱可能であってもよく、或は所要の通信手段、例えば第２通信部２５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。

【0058】

次に、前記望遠鏡部４８について説明する。

【0059】

該望遠鏡部４８は、視準望遠鏡５５を具備し、又第２距離測定部（図示せず）を内蔵している。該第２距離測定部は、前記軸心４４ａと直交する方向に測距光を射出する測距光射出部（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測距光受光部（図示せず）とを有している。尚、測距光の測距光軸と前記視準望遠鏡５５の視準光軸とは一致しているものとする。

【0060】

前記第２距離測定部は、前記測距光射出部から射出された測距光の発光タイミングと、測定対象物で反射された反射測距光の前記測距光受光部への受光タイミングとの時間差（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る。又、測距結果は、水平角データと鉛直角データに関連付けられて、又は３次元の座標値として前記記憶部５１に保存される。

【0061】

ここで、前記整準ユニット２に前記レーザスキャナ３を取付けた際の前記軸心６ａと、前記整準ユニット２に前記トータルステーション２４を取付けた際の前記軸心３９ａとは一致する様になっている。

【0062】

又、前記整準ユニット２に前記レーザスキャナ３を取付けた際には、前記嵌合穴３５と前記嵌合筒部２１、前記欠切凹部３６と前記嵌合凸部２２との嵌合により、前記レーザスキャナ３が芯合せされ、回転方向の位置が決定される。従って、前記レーザスキャナ３の水平面内に於ける１方向（Ｘ軸）とそれに直交する１方向（Ｙ軸）、即ち直交する水平２方向の位置が決定される。

【0063】

又、前記整準ユニット２に前記トータルステーション２４を取付けた際には、前記嵌合穴３５と前記嵌合筒部５２、前記欠切凹部３６と前記嵌合凸部５３との嵌合により、前記トータルステーション２４が芯合せされ、回転方向の位置が決定される。従って、前記トータルステーション２４の水平面内に於ける１方向（Ｘ軸）とそれに直交する１方向（Ｙ軸）、即ち直交する水平２方向の位置が決定される。

【0064】

次に、図４（Ａ）、図４（Ｂ）を用い、前記レーザスキャナ３と前記トータルステーション２４との間のオフセット量について説明する。尚、図４（Ａ）は、前記整準ユニット２に前記トータルステーション２４を取付けた状態を示し、図４（Ｂ）は、前記整準ユニット２に前記レーザスキャナ３を取付けた状態を示している。

【0065】

前記レーザスキャナ３と前記トータルステーション２４との間のオフセット量を求める際には、先ず、前記嵌合穴３５に前記嵌合筒部５２を嵌合させ、前記欠切凹部３６に前記嵌合凸部５３を嵌合させて、前記整準ユニット２に前記トータルステーション２４を取付ける。この時、前記整準ユニット２の軸心と前記軸心３９ａとが合致する。

【0066】

次に、前記水平回転モータ４２、前記鉛直回転モータ４６を駆動させ、前記視準望遠鏡５５を任意の方向に向ける。例えば、近距離で任意の基準位置にプリズムや反射シート等の再帰反射性を有するターゲット５７を設け、該ターゲット５７が測距光軸５８上に位置する様、前記ターゲット５７を前記視準望遠鏡５５で視準し、測距する。

【0067】

前記ターゲット５７の視準は、作業者が前記視準望遠鏡５５を介して手動で行ってもよい。又、図示しない撮像部で撮像された画像を基に前記ターゲット５７を検出し、画像の中心と画像中の前記ターゲット５７の中心との距離に基づき、前記托架部３８と前記望遠鏡部４８を回転させ、視準する様にしてもよい。更に、測距光を可視光とし、目視により前記測距光軸５８と前記ターゲット５７の位置合せをしてもよい。

【0068】

尚、図４（Ａ）は、前記視準望遠鏡５５で前記ターゲット５７を視準した際に、前記托架部３８の水平角が０°、前記望遠鏡部４８が水平、即ち鉛直角が９０°となった状態を示している。この時の前記トータルステーション２４の座標系の原点に対する前記ターゲット５７の高さは０となっている。又、この時の水平角、鉛直角、測距結果、高さは、前記第２通信部２５、前記第１通信部１６を介して前記レーザスキャナ３に送信される。

【0069】

次に、前記整準ユニット２から前記トータルステーション２４を取外し、前記嵌合穴３５に前記嵌合筒部２１を嵌合させ、前記欠切凹部３６に前記嵌合凸部２２を嵌合させて前記整準ユニット２に前記レーザスキャナ３を取付ける。この時、前記整準ユニット２の軸心と前記軸心６ａとが合致する。

【0070】

前記レーザスキャナ３の取付け後、該レーザスキャナ３で同一の前記ターゲット５７の中心を検出し、前記測距光軸５８上に前記ターゲット５７の中心が位置する様、前記水平回転モータ８と前記鉛直回転モータ１３とを駆動させる。

【0071】

尚、前記ターゲット５７は、測距光で全面を走査して該ターゲット５７の形状を検出し、検出した該ターゲット５７の形状を基に中心を検出してもよい。又、図示しない撮像部で前記ターゲット５７を含む画像を取得し、画像を基に該ターゲット５７の中心を検出してもよい。更に、測距光を可視光とし、目視により前記測距光軸５８と前記ターゲット５７の位置合せを行ってもよい。

【0072】

前記水平角エンコーダ９は、前記測距光軸５８と前記ターゲット５７の中心とが合致した際の水平角を検出する。前記演算制御部１７は、前記水平角エンコーダ９が検出した水平角と、前記トータルステーション２４から受信した水平角との差分を演算する。該差分は、前記トータルステーション２４に対する前記レーザスキャナ３の水平２方向のオフセットを行う為の方位角オフセット量として前記記憶部１８に保存される。

【0073】

又、前記鉛直角エンコーダ１４は、前記測距光軸５８と前記ターゲット５７の中心とが合致した際の鉛直角を検出する。前記演算制御部１７は、前記ターゲット５７の測距結果、即ち斜距離ｄと、水平に対する鉛直角θとを基に、前記レーザスキャナ３の座標系の原点に対する前記ターゲット５７の高さｈを演算する。

【0074】

尚、図４（Ａ）では、該ターゲット５７の高さは、前記トータルステーション２４の座標系の原点の高さと同等となっている。従って、図４（Ａ）、図４（Ｂ）では、演算した高さｈが前記トータルステーション２４に対する前記レーザスキャナ３の鉛直方向（Ｚ軸方向）のオフセットを行う為の機械高オフセット量となる。演算された機械高オフセット量は、前記記憶部１８に保存される。

【0075】

又、前記ターゲット５７の高さが前記トータルステーション２４の座標系の原点の高さと異なる場合には、上記と同様に斜距離と鉛直角とから前記トータルステーション２４に対する前記ターゲット５７の高さを演算する。更に、該高さと前記レーザスキャナ３に対する前記ターゲット５７の高さｈとの差分を演算し、機械高オフセット量として設定する。又、カタログ等から前記レーザスキャナ３と前記トータルステーション２４の機械高が既知である場合には、機械高の差から機械高オフセット量を演算してもよい。

【0076】

演算された方位角オフセット量、機械高オフセット量は、前記第１通信部１６、前記第２通信部２５を介して前記トータルステーション２４へと送出される。

【0077】

前記測量システム１により測定を行なう際には、先ず前記トータルステーション２４により、既知点に設けられた前記ターゲット５７を測定し、前記トータルステーション２４の設置位置の絶対座標を求める。該トータルステーション２４の絶対座標が求まることで、該トータルステーション２４の座標系を変換し、絶対座標系に合致させることができる。

【0078】

次に、前記トータルステーション２４を前記整準ユニット２から取外し、該整準ユニット２に前記レーザスキャナ３を取付ける。該レーザスキャナ３の取付け後、前記托架部５を水平回転させ、前記走査鏡１５を鉛直回転させて、測定対象物を測距光で走査する。

【0079】

前記レーザスキャナ３により測定対象物の点群データを取得した際には、事前に演算した方位角オフセット量、機械高オフセット量を基に、測定値を補正し、前記レーザスキャナ３の座標系で取得された測定結果を、前記トータルステーション２４の座標系の測定結果へと座標変換することができる。即ち、前記レーザスキャナ３の座標系を前記トータルステーション２４の座標系に合致させることができ、更に絶対座標系に合致させることができる。

【0080】

前記レーザスキャナ３で測定された点群データは、方位角オフセット量、機械高オフセット量を基に座標変換され、前記トータルステーション２４の座標系と合致した状態で、或は絶対座標系と合致した状態で、前記トータルステーション２４の測定結果と共に前記記憶部１８に保存される。

【0081】

上述の様に、本実施例では、前記嵌合穴３５と前記嵌合筒部２１との嵌合、及び前記欠切凹部３６と前記嵌合凸部２２との嵌合により、前記整準ユニット２に対する前記レーザスキャナ３の位置が機械的に決まる。又、前記嵌合穴３５と前記嵌合筒部５２との嵌合、及び前記欠切凹部３６と前記嵌合凸部５３との嵌合により、前記整準ユニット２に対する前記トータルステーション２４の位置が機械的に決まる様になっている。

【0082】

この為、前記整準ユニット２に対して前記レーザスキャナ３、前記トータルステーション２４を着脱し、更に前記三脚５６を移動して設置位置を変更した場合でも、前記トータルステーション２４に対する前記レーザスキャナ３の方位角オフセット量、機械高オフセット量は常に一定となる。

【0083】

従って、事前に演算した方位角オフセット量、機械高オフセット量が、前記整準ユニット２を基準として前記レーザスキャナ３、前記トータルステーション２４間で固定且つ既知の値となり、前記測量システム１の設置位置に拘わらず適用可能となる。この為、設置位置毎に前記トータルステーション２４に対する前記レーザスキャナ３の方位角オフセット量、機械高オフセット量を演算する必要がないので、作業時間の短縮、作業性の向上を図ることができる。

【0084】

又、前記レーザスキャナ３により前記ターゲット５７を検出するのは、前記トータルステーション２４との方位角オフセット量、機械高オフセット量を演算する為の１回のみである。従って、遠方に設置された前記ターゲット５７の検出を行う必要がないので、高価な前記発光素子２６や高性能な前記演算制御部１７を用いる必要がなく、前記レーザスキャナ３の製作コストの低減を図ることができる。

【0085】

又、方位角オフセット量、機械高オフセット量が維持されるので、センサの感度等の設定変更を行う為に前記レーザスキャナ３、前記トータルステーション２４を取外し、再度装着した場合に、方位角オフセット量、機械高オフセット量を演算し直す必要がない。

【0086】

尚、トータルステーションやレーザスキャナによる測定では、設置位置毎に任意の方位で水平角を０°に設定するゼロセットを行い、ゼロセットを行った状態で新たに測定を行う場合がある。

【0087】

例えば、前記トータルステーション２４でゼロセットを行う場合、該トータルステーション２４がゼロセットを行った時点の水平角を前記水平角エンコーダ４３で検出し、前記第２通信部２５、前記第１通信部１６を介して前記レーザスキャナ３へと送信する。前記演算制御部１７は、受信した水平角と方位角オフセット量の差分を演算し、該差分を新たな方位角オフセット量として更新し、前記記憶部１８に保存する。

【0088】

前記レーザスキャナ３でゼロセットを行う場合には、該レーザスキャナ３がゼロセットを行った時点の水平角を前記水平角エンコーダ９で検出し、前記演算制御部１７は検出した水平角と方位角オフセット量の差分を演算し、該差分を新たな方位角オフセット量として更新し、前記記憶部１８に保存する。

【0089】

尚、前記トータルステーション２４でゼロセットを行った場合、前記演算制御部４９で差分を演算し、方位角オフセット量を更新してもよい。又、前記レーザスキャナ３でゼロセットを行った場合には、検出した水平角を前記第１通信部１６、前記第２通信部２５を介して前記トータルステーション２４へと送信し、前記演算制御部４９で差分を演算し、方位角オフセット量を更新してもよい。

【0090】

上記した様に、前記レーザスキャナ３と前記トータルステーション２４とは通信可能な構成であり、前記レーザスキャナ３又は前記トータルステーション２４でゼロセットを行う毎に前記レーザスキャナ３又は前記トータルステーション２４で方位角オフセット量を更新する。従って、前記レーザスキャナ３又は前記トータルステーション２４でゼロセットを行ったとしても、前記レーザスキャナ３と前記トータルステーション２４の座標系を合致させ続けることができるので、設置位置毎にオフセット量を再度演算する必要がなく、作業時間の短縮が図れ、更に作業性を向上させることができる。

【0091】

尚、本実施例では、前記整準ユニット２に取付けられる測定ユニットとして、前記レーザスキャナ３と、前記トータルステーション２４について説明したが、本実施例に適用可能な測定ユニットは、上記した２つの測定ユニットに限られるものではない。

【0092】

以下、図５、図６に於いて、本実施例に適用可能な他の測定ユニットである第３測定ユニットとしてのスポットレーザスキャナ５９について説明する。

【0093】

該スポットレーザスキャナ５９は、所定の範囲、所定の形態、例えば円状に測距光を走査可能なレーザスキャナであり、前記整準ユニット２を介して前記三脚５６（図４（Ａ）、図４（Ｂ）参照）上に設置される。前記スポットレーザスキャナ５９は、鉛直回転部である測定ユニット本体６１と、托架部６２と、固定部６３とを有している。

【0094】

前記托架部６２は、凹部を有する凹字形状であり、該凹部に前記測定ユニット本体６１が収納されている。該測定ユニット本体６１は鉛直回転軸６４を介して前記托架部６２に支持され、前記鉛直回転軸６４は軸受（図示せず）を介して回転自在となっている。

【0095】

該鉛直回転軸６４の端部には、鉛直被動ギア６５が嵌設されている。該鉛直被動ギア６５は、鉛直駆動ギア６６と噛合し、該鉛直駆動ギア６６は鉛直回転モータ６７の出力軸に固着されている。前記測定ユニット本体６１は、前記鉛直回転モータ６７により前記鉛直回転軸６４を中心として鉛直方向に回転される様になっている。

【0096】

又、前記鉛直回転軸６４の端部には、鉛直角（前記鉛直回転軸６４を中心とした回転方向の角度）を検出する鉛直角検出部である鉛直角エンコーダ６８が設けられている。該鉛直角エンコーダ６８により、前記測定ユニット本体６１の前記托架部６２に対する鉛直方向の相対回転角が検出される。

【0097】

前記托架部６２の下面からは、水平回転軸６９が突設され、該水平回転軸６９は軸受（図示せず）を介して前記固定部６３に回転自在に嵌合している。前記托架部６２は、前記水平回転軸６９を中心に水平方向に回転自在となっている。

【0098】

該水平回転軸６９と同心に、水平被動ギア７１が前記固定部６３に固着されている。前記托架部６２には水平回転モータ７２が設けられ、該水平回転モータ７２の出力軸に水平駆動ギア７３が固着されている。該水平駆動ギア７３は前記水平被動ギア７１と噛合している。前記托架部６２は、前記水平回転モータ７２により前記水平回転軸６９を中心に水平方向に回転される様になっている。

【0099】

又、前記托架部６２には、水平角（前記水平回転軸６９を中心とした回転方向の角度）を検出する水平角検出部である水平角エンコーダ７４が設けられている。該水平角エンコーダ７４により、前記托架部６２の前記固定部６３に対する水平方向の相対回転角が検出される。尚、前記鉛直回転軸６４の軸心と、前記水平回転軸６９の軸心との交点が、測距光の射出位置であり、前記スポットレーザスキャナ５９の座標系の原点となっている。

【0100】

前記固定部６３の下面には、前記嵌合穴３５（図２参照）と嵌合可能な嵌合筒部７５が形成されると共に、前記欠切凹部３６（図２参照）と嵌合可能な嵌合凸部７６が形成される。前記嵌合穴３５と前記嵌合筒部７５との嵌合、前記欠切凹部３６と前記嵌合凸部７６との嵌合により、前記スポットレーザスキャナ５９が位置決めされた状態で前記整準ユニット２に取付けられる。尚、前記嵌合筒部７５と前記嵌合凸部７６とで前記スポットレーザスキャナ５９の凸嵌合部が構成される。

【0101】

前記鉛直回転モータ６７と前記水平回転モータ７２との協働により、前記測定ユニット本体６１を所望の方向へと向けることができる。尚、前記鉛直回転モータ６７と前記水平回転モータ７２とにより、前記測定ユニット本体６１の回転駆動部が構成される。

【0102】

該測定ユニット本体６１内には、測距光射出部７７、受光部７８、測距部７９、射出方向検出部８１、モータドライバ８２、第３通信部８３、演算制御部８４、記憶部８５が収納され、一体化されている。又、前記測定ユニット本体６１には、操作部８６、表示部８７が設けられている。尚、該表示部８７をタッチパネルとし、前記操作部８６と兼用させてもよい。又、前記測距光射出部７７、前記受光部７８、前記測距部７９等により、第３距離測定部が構成される。

【0103】

前記測距光射出部７７は、射出光軸８８を有し、該射出光軸８８上に発光素子８９、例えばレーザダイオード（ＬＤ）が設けられている。又、前記射出光軸８８上に投光レンズ９１が設けられている。更に、前記射出光軸８８上に設けられた偏向光学部材としての第１反射鏡９２と、受光光軸９３（後述）上に設けられた偏向光学部材としての第２反射鏡９４とによって、前記射出光軸８８は前記受光光軸９３と合致する様に偏向される。尚、前記第１反射鏡９２と前記第２反射鏡９４とで射出光軸偏向部が構成される。

【0104】

前記受光部７８は、前記受光光軸９３を有している。前記受光部７８には、測定対象物からの反射測距光、或はプリズムや反射鏡等の再帰反射性を有する前記ターゲット５７（図４（Ａ）、図４（Ｂ）参照）からの反射測距光が入射する。

【0105】

前記受光光軸９３上には受光素子９５、例えばフォトダイオード（ＰＤ）が設けられ、又結像レンズ９６が配設されている。該結像レンズ９６は、反射測距光を前記受光素子９５に結像する。該受光素子９５は反射測距光を受光し、受光信号を発する。該受光信号は、前記測距部７９に入力される。

【0106】

更に、前記受光光軸９３（即ち、前記射出光軸８８）上で、前記結像レンズ９６の対物側には、光軸偏向部９７が配設されている。以下、図７に於いて、該光軸偏向部９７について説明する。

【0107】

該光軸偏向部９７は、一対の光学プリズム９８ａ，９８ｂから構成される。該光学プリズム９８ａ，９８ｂは、それぞれ円板状であり、前記受光光軸９３上に該受光光軸９３と直交して配置される。又、前記光学プリズム９８ａ，９８ｂは、重なり合い、平行に配置されている。該光学プリズム９８ａ，９８ｂとしては、それぞれフレネルプリズムが用いられることが、装置を小型化する為に好ましい。

【0108】

該光学プリズム９８ａ，９８ｂとして用いられるフレネルプリズムは、それぞれ中心部に平行に形成されたプリズム要素９９ａ，９９ｂと、中心部を除く部分に形成された多数のプリズム要素１０１ａ，１０１ｂとによって構成され、板形状を有する。各プリズム要素９９ａ，９９ｂ及びプリズム要素１０１ａ，１０１ｂは、同一の光学特性を有する。

【0109】

前記プリズム要素９９ａ，９９ｂは、測距光が透過する第１光軸偏向部である測距光軸偏向部９７ａを構成し、前記プリズム要素１０１ａ，１０１ｂは反射測距光が透過する第２光軸偏向部である反射測距光軸偏向部９７ｂとなっている。

【0110】

前記フレネルプリズムは、光学ガラスから製作してもよいが、光学プラスチック材料でモールド成形したものでもよい。光学プラスチック材料でモールド成形することで、安価なフレネルプリズムを製作できる。

【0111】

前記光学プリズム９８ａ，９８ｂは、それぞれ前記受光光軸９３を中心に独立して個別に回転可能に配設されている。前記光学プリズム９８ａ，９８ｂは、回転方向、回転量、回転速度を独立して制御されることで、測距光の前記射出光軸８８を任意の方向に偏向し、反射測距光の前記受光光軸９３を前記射出光軸８８と平行に偏向する。

【0112】

前記光学プリズム９８ａ，９８ｂの外形形状は、それぞれ前記受光光軸９３を中心とする円形であり、反射測距光の広がりを考慮し、充分な光量を取得できる様、前記光学プリズム９８ａ，９８ｂの直径が設定されている。

【0113】

前記光学プリズム９８ａの外周にはリングギア１０２ａが嵌設され、前記光学プリズム９８ｂの外周にはリングギア１０２ｂが嵌設されている。前記リングギア１０２ａには駆動ギア１０３ａが噛合し、該駆動ギア１０３ａはモータ１０４ａの出力軸に固着されている。同様に、前記リングギア１０２ｂには駆動ギア１０３ｂが噛合し、該駆動ギア１０３ｂはモータ１０４ｂの出力軸に固着されている。前記モータ１０４ａ，１０４ｂは、前記モータドライバ８２に電気的に接続されている。

【0114】

前記モータ１０４ａ，１０４ｂは、回転角を検出できるもの、或は駆動入力値に対応した回転をするもの、例えばパルスモータが用いられる。或は、モータの回転量（回転角）を検出するエンコーダ等を用いてモータの回転量を検出してもよい。前記モータ１０４ａ，１０４ｂの回転量がそれぞれ検出され、前記モータドライバ８２により前記モータ１０４ａ，１０４ｂが個別に制御される。

【0115】

前記駆動ギア１０３ａ，１０３ｂ、前記モータ１０４ａ，１０４ｂは、前記測距光射出部７７と干渉しない位置、例えば前記リングギア１０２ａ，１０２ｂの下側に設けられている。

【0116】

前記測距部７９は、前記発光素子８９を制御し、測距光としてレーザ光線をパルス発光させる。又、前記プリズム要素９９ａ，９９ｂ（前記測距光軸偏向部９７ａ）により、前記測距光が測定対象物に向う様前記射出光軸８８が偏向される。

【0117】

測定対象物で反射された反射測距光は、前記プリズム要素１０１ａ，１０１ｂ（前記反射測距光軸偏向部９７ｂ）、前記結像レンズ９６を介して前記受光部７８に入射し、前記受光素子９５に受光される。該受光素子９５は、受光信号を前記測距部７９に送出し、該測距部７９は前記受光素子９５からの受光信号に基づき測定点（測距光が照射された点）の測距を行う。

【0118】

前記射出方向検出部８１は、前記モータ１０４ａ，１０４ｂに入力される駆動パルスをカウントすることで、前記モータ１０４ａ，１０４ｂの回転角を検出する。或は、エンコーダからの信号に基づき、前記モータ１０４ａ，１０４ｂの回転角を検出する。又、前記射出方向検出部８１は、前記モータ１０４ａ，１０４ｂの回転角に基づき、前記光学プリズム９８ａ，９８ｂの回転位置を演算する。更に、前記射出方向検出部８１は、前記光学プリズム９８ａ，９８ｂの屈折率と回転位置に基づき、測距光の偏角、射出方向を演算し、演算結果は前記演算制御部８４に入力される。

【0119】

前記第３通信部８３は、前記レーザスキャナ３の前記第１通信部１６、前記トータルステーション２４の前記第２通信部２５との間で、水平角データや鉛直角データ、測定結果、或は方位角オフセット量、機械高オフセット量等、各種データの授受が可能となっている。

【0120】

又、前記演算制御部８４で演算された水平角データ、鉛直角データや射出方向、測定結果、或は方位角オフセット量、機械高オフセット量は、前記記憶部８５に保存される。

【0121】

前記発光素子８９から測距光が発せられ、測距光は前記投光レンズ９１で平行光束とされ、前記測距光軸偏向部９７ａ（前記プリズム要素９９ａ，９９ｂ）により、所要の方向に偏向されて測定対象物に照射される。

【0122】

前記測定対象物で反射された反射測距光の光軸は、前記反射測距光軸偏向部９７ｂ（前記プリズム要素１０１ａ，１０１ｂ）により前記受光光軸９３と合致する様偏向され、前記結像レンズ９６により前記受光素子９５に集光される。

【0123】

尚、前記光学プリズム９８ａと前記光学プリズム９８ｂとの回転位置の組合わせにより、射出する測距光を任意の偏向方向、偏角で変更することができる。

【0124】

又、前記光学プリズム９８ａと前記光学プリズム９８ｂとの位置関係、即ち偏角を固定した状態で、前記光学プリズム９８ａと前記光学プリズム９８ｂとを一体に回転させることで、前記測距光軸偏向部９７ａを透過した測距光が描く軌跡は、前記射出光軸８８を中心とした円となる。

【0125】

従って、前記発光素子８９よりレーザ光線（測距光）を発光させつつ、前記光軸偏向部９７を回転させれば、測距光を円の軌跡で走査させることができる。

【0126】

又、前記光学プリズム９８ａと前記光学プリズム９８ｂの回転方向、回転速度を個別に制御し、前記光学プリズム９８ａと前記光学プリズム９８ｂとを相対回転させることで、直線状、同心多重円状、スパイラル状等、種々の走査状態を得ることができる。

【0127】

測距光を走査しつつ測距を実行することで、走査軌跡上の測定点についての測距データを取得することができる。又、前記モータ１０４ａ，１０４ｂの回転角及び前記鉛直角エンコーダ６８と前記水平角エンコーダ７４の検出結果から得られた測距光の射出方向と、前記測距データとを関連付けることで、３次元の測定データを得ることができる。

【0128】

前記スポットレーザスキャナ５９についても、前記レーザスキャナ３、前記トータルステーション２４と同様に、前記整準ユニット２に取付けることで、前記嵌合穴３５と前記嵌合筒部７５とが嵌合し、前記欠切凹部３６と前記嵌合凸部７６とが嵌合し、機械的に位置決めされる。又、前記水平回転軸６９の軸心が前記整準ユニット２の軸心と一致する。

【0129】

従って、事前に前記スポットレーザスキャナ５９により前記ターゲット５７を検出し、該ターゲット５７の測定結果を基に前記レーザスキャナ３や前記トータルステーション２４との方位角オフセット量、機械高オフセット量を求めることができる。この為、前記スポットレーザスキャナ５９を着脱した場合や、設置位置を変更した場合でも、再度オフセット量を求めることなく前記スポットレーザスキャナ５９の座標系を容易に前記レーザスキャナ３、前記トータルステーション２４の座標系と合致させることができる。

【0130】

上述の様に、本実施例では、事前に求めた方位角オフセット量、機械高オフセット量を基に、レーザスキャナ、トータルステーション、スポットレーザスキャナ、或は他の測定ユニット等、各種測定ユニットの座標系を合致させた状態で、前記整準ユニット２に対する着脱、前記測量システム１の設置位置の変更が可能となる。

【0131】

従って、状況に応じて各測定ユニットを組合わせて測定対象物の測定が可能となり、各測定ユニット単体で測定を行う必要がないので、各測定ユニットに高品質な部材を用いる必要がなく、各測定ユニットの製作コストを低減させることができる。

【0132】

尚、本実施例では、前記整準ユニット２に対して、前記レーザスキャナ３、前記トータルステーション２４、前記スポットレーザスキャナ５９を着脱する構成としている。一方で、例えば前記トータルステーション２４を前記整準ユニット２に固定的に設け、前記トータルステーション２４に対して前記レーザスキャナ３、前記スポットレーザスキャナ５９等を位置決めした状態で取付ける構成であってもよい。

【0133】

この場合も、事前に方位角オフセット量、機械高オフセット量を求めておくことで、着脱や設置位置の変更があった場合でも、再度方位角オフセット量、機械高オフセット量を演算することなく各測定ユニットの座標系を合致させ続けることができる。

【0134】

又、各測定ユニットに微細な傾斜を検出可能なチルトセンサを設けてもよい。チルトセンサにより前記整準ユニット２に取付けた際の各測定ユニットの傾斜を検出し、測定結果を補正することで、着脱の際に生じる誤差の影響を低減することができる。

【0135】

更に、各測定ユニットに、微小な方位角を検出する微小方位角検出部を設けてもよい。微小方位角検出部により、前記整準ユニット２に取付けた際の各測定ユニットの方位角のズレを検出し、測定結果を補正することで、着脱の際に生じる誤差の影響を低減させることができる。

【0136】

尚、前記スポットレーザスキャナ５９についても、設置位置毎にゼロセットを行い、ゼロセットを行った状態で新たに測定を行う場合がある。該スポットレーザスキャナ５９の場合も、前記レーザスキャナ３、前記トータルステーション２４の場合と同様に、前記スポットレーザスキャナ５９がゼロセットを行った時点の水平角を前記水平角エンコーダ７４で検出する。前記演算制御部８４は、検出した水平角と方位角オフセット量の差分を演算し、該差分を新たな方位角オフセット量として更新し、前記記憶部８５に保存する。

【0137】

又、前記第３通信部８３を介して前記レーザスキャナ３又は前記トータルステーション２４に検出した水平角を送信し、前記レーザスキャナ３又は前記トータルステーション２４にて差分の演算、方位角オフセット量の更新を行わせてもよいのは言う迄もない。

【符号の説明】

【0138】

１ 測量システム
２ 整準ユニット
３ レーザスキャナ
５ 托架部
６ 水平回転軸
１１ 鉛直回転軸
１５ 走査鏡
１６ 第１通信部
１７ 演算制御部
１９ 第１距離測定部
２１ 嵌合筒部
２２ 嵌合凸部
２４ トータルステーション
２５ 第２通信部
３５ 嵌合穴
３６ 欠切凹部
３８ 托架部
３９ 水平回転軸
４４ 鉛直回転軸
４８ 望遠鏡部
４９ 演算制御部
５２ 嵌合筒部
５３ 嵌合凸部
５７ ターゲット
５９ スポットレーザスキャナ
７５ 嵌合筒部
７６ 嵌合凸部
８３ 第３通信部
８４ 演算制御部
９７ 光軸偏向部
９８ａ，９８ｂ 光学プリズム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】