特許 6963936 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】6963936

(24)【登録日】2021年10月20日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】測量システム

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20211028BHJP

   G01C 15/06 20060101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   G01C15/00 103E

   G01C15/06 T

【請求項の数】8

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2017-161953(P2017-161953)

(22)【出願日】2017年8月25日

(65)【公開番号】特開2019-39795(P2019-39795A)

(43)【公開日】2019年3月14日

【審査請求日】2020年6月25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】大友 文夫

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 薫

(72)【発明者】

【氏名】弥延 聡

【審査官】 仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−３２９４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１２３７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５１４２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １／００−１／１４

５／００−１５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測量装置と、ローバーとを有する測量システムであって、前記ローバーは、前記測量装置に向けて照明光を発する照明灯と、前記照明光の光軸の方位角を検出する第２方位計と、前記光軸の方位角を前記測量装置に送信し、前記測量装置とデータ通信可能な第２通信部とを有し、
前記測量装置は、測量装置本体と、該測量装置本体を少なくとも左右方向に回転可能な回転駆動部とを具備し、前記測量装置本体は、測距光を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光し、受光信号を発する受光部と、前記受光信号に基づき測定対象の測距を行う測距部と、測距光軸上に設けられ、該測距光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記光軸偏向部により偏向されない状態の前記測距光軸である基準光軸と平行な撮像光軸を有する撮像部と、前記基準光軸の方位角を検出する第１方位計と、前記基準光軸の方位角を受信し、前記ローバーとデータ通信可能な第１通信部と、前記光軸偏向部の偏向作用及び前記測距部の測距作用を制御する演算制御部とを具備し、
該演算制御部は、前記ローバーから前記第２方位計が検出した前記照明光の光軸の方位角を前記第１通信部から受信し、該照明光の光軸の方位角と前記第１方位計が検出した前記基準光軸の方位角に基づき、前記照明光の光軸と平行又は略平行な前記基準光軸の方位角を演算する様構成され、
前記演算制御部は、前記基準光軸が前記照明光の光軸と平行又は略平行となる様前記測量装置本体を回転させ、前記撮像部が取得した画像から前記照明光を検出し、該照明光の検出結果に基づき前記照明灯の方向を求め、前記光軸偏向部により求めた方向を中心に前記測距光を２次元スキャンし、スキャン経路に沿って測距、測角を行う様構成された測量システム。

【請求項2】

前記光軸偏向部は、前記測距光軸を中心として回転可能な一対の光学プリズムと、該光学プリズムを個々に独立して回転するモータとを具備し、前記演算制御部は、前記モータの駆動制御により、前記一対の光学プリズムの回転方向、回転速度、回転比を制御し、前記光軸偏向部による偏向を制御し、前記測距光を２次元スキャンさせる請求項１に記載の測量システム。

【請求項3】

前記照明灯は、前記照明光を点滅可能であり、前記演算制御部は、点灯時の画像と消灯時の画像に基づき、前記照明光を検出する請求項１又は請求項２に記載の測量システム。

【請求項4】

前記演算制御部は、前記照明灯の点灯と、前記撮像部の撮像とを同期して実行する請求項３に記載の測量システム。

【請求項5】

前記照明灯の点灯と、前記撮像部の撮像との同期は、前記第１通信部と前記第２通信部との間で通信されたトリガー信号により実行される請求項４に記載の測量システム。

【請求項6】

前記ローバーは複数設けられ、前記演算制御部は、各ローバーから受信した各照明光の光軸の方位角に基づき平均方位角を演算し、前記基準光軸の方位角が前記平均方位角となる様前記測量装置本体を水平回転させる請求項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】

各ローバーの各照明灯は異なる点滅モードを有し、前記演算制御部は、各点滅モードに基づき前記ローバーを識別する請求項６に記載の測量システム。

【請求項8】

前記ローバーは、反射シートの再帰反射体を有し、前記照明光の光軸に対して既知の位置にある前記ローバーの基準点と、該基準点を中心とする基準反射部と、該基準反射部の上下に延在する補助反射部とを有し、前記測量装置は、前記補助反射部又は前記基準反射部からの反射測距光に基づき前記基準点を検出し、前記演算制御部は前記基準点の方向を中心として前記光軸偏向部により前記測距光軸をスキャンさせ、前記基準反射部及び前記補助反射部の３次元測定を行い、前記基準点の３次元位置を求める様に構成した請求項１又は請求項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、ターゲットを視準し、測距、測角を行う測量システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、測量を行う測量システムとして、トータルステーション等の測量装置を用いた測量システムがある。該測量システムは、既知の位置（既知の座標）に設置された測量装置、測定点に設置されたターゲット装置から構成される。ターゲット装置は、ターゲットとしての再帰反射体からなる反射部材、又はコーナキューブを具備し、測量装置はターゲットを視準し、ターゲットについて測距、測角を行う。

【0003】

最近では、ターゲット装置にデータコレクタを追加し（以下、データコレクタを有するターゲット装置をローバーと称す）、ローバーと測量装置とを無線で通信可能とし、ローバーから測量装置の制御を行えると共に、ローバーと測量装置間でデータの送受信を行える様になっている。

【0004】

然し乍ら、測量装置がターゲットを視準する為には、検出光を発しつつ測量装置を３６０°旋回させ、ターゲットからの反射光を検出することで測量装置の方向決めを行う。従って、測量装置に対するローバーの方向を事前に予測し、ターゲットからの反射光を検出するのではないので、測量装置の旋回速度を速くすることができず、コーナキューブの検出に時間が掛っていた。更に、ローバーが複数ある場合、所定のローバーを特定するのが困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７−１０６８１３号公報

【特許文献2】特開２０１６−１５１４２３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、迅速に照明光を捉え、ターゲットの測定が行える様にした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】

【0007】

本発明は、測量装置と、ローバーとを有する測量システムであって、前記ローバーは、前記測量装置に向けて照明光を発する照明灯と、前記照明光の光軸の方位角を検出する第２方位計と、前記光軸の方位角を前記測量装置に送信し、前記測量装置とデータ通信可能な第２通信部とを有し、前記測量装置は、測量装置本体と、該測量装置本体を少なくとも左右方向に回転可能な回転駆動部とを具備し、前記測量装置本体は、測距光を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光し、受光信号を発する受光部と、前記受光信号に基づき測定対象の測距を行う測距部と、測距光軸上に設けられ、該測距光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記光軸偏向部により偏向されない状態の前記測距光軸である基準光軸と平行な撮像光軸を有する撮像部と、前記基準光軸の方位角を検出する第１方位計と、前記基準光軸の方位角を受信し、前記ローバーとデータ通信可能な第１通信部と、前記光軸偏向部の偏向作用及び前記測距部の測距作用を制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は、前記ローバーから前記第２方位計が検出した前記照明光の光軸の方位角を前記第１通信部から受信し、該照明光の光軸の方位角と前記第１方位計が検出した前記基準光軸の方位角に基づき、前記照明光の光軸と平行又は略平行な前記基準光軸の方位角を演算する様構成された測量システムに係るものである。

【0008】

又本発明は、前記演算制御部は、前記基準光軸が前記照明光の光軸と平行又は略平行となる様前記測量装置本体を回転させ、前記撮像部が取得した画像から前記照明光を検出し、該照明光の検出結果に基づき前記照明灯の方向を求め、前記光軸偏向部により求めた方向を中心に前記測距光を２次元スキャンし、スキャン経路に沿って測距、測角を行う測量システムに係るものである。

【0009】

又本発明は、前記光軸偏向部は、前記測距光軸を中心として回転可能な一対の光学プリズムと、該光学プリズムを個々に独立して回転するモータとを具備し、前記演算制御部は、前記モータの駆動制御により、前記一対の光学プリズムの回転方向、回転速度、回転比を制御し、前記光軸偏向部による偏向を制御し、前記測距光を２次元スキャンさせる測量システムに係るものである。

【0010】

又本発明は、前記照明灯は、前記照明光を点滅可能であり、前記演算制御部は、点灯時の画像と消灯時の画像に基づき、前記照明光を検出する測量システムに係るものである。

【0011】

又本発明は、前記演算制御部は、前記照明灯の点灯と、前記撮像部の撮像とを同期して実行する測量システムに係るものである。

【0012】

又本発明は、前記照明灯の点灯と、前記撮像部の撮像との同期は、前記第１通信部と前記第２通信部との間で通信されたトリガー信号により実行される測量システムに係るものである。

【0013】

又本発明は、前記ローバーは複数設けられ、前記演算制御部は、各ローバーから受信した各照明光の光軸の方位角に基づき平均方位角を演算し、前記基準光軸の方位角が前記平均方位角となる様前記測量装置本体を水平回転させる測量システムに係るものである。

【0014】

又本発明は、各ローバーの各照明灯は異なる点滅モードを有し、前記演算制御部は、各点滅モードに基づき前記ローバーを識別する測量システムに係るものである。

【0015】

更に又本発明は、前記ローバーは、反射シートの再帰反射体を有し、前記照明光の光軸に対して既知の位置にある前記ローバーの基準点と、該基準点を中心とする基準反射部と、該基準反射部の上下に延在する補助反射部とを有し、前記測量装置は、前記補助反射部又は前記基準反射部からの反射測距光に基づき前記基準点を検出し、前記演算制御部は前記基準点の方向を中心として前記光軸偏向部により前記測距光軸をスキャンさせ、前記基準反射部及び前記補助反射部の３次元測定を行い、前記基準点の３次元位置を求める様に構成した測量システムに係るものである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、測量装置と、ローバーとを有する測量システムであって、前記ローバーは、前記測量装置に向けて照明光を発する照明灯と、前記照明光の光軸の方位角を検出する第２方位計と、前記光軸の方位角を前記測量装置に送信し、前記測量装置とデータ通信可能な第２通信部とを有し、前記測量装置は、測量装置本体と、該測量装置本体を少なくとも左右方向に回転可能な回転駆動部とを具備し、前記測量装置本体は、測距光を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光し、受光信号を発する受光部と、前記受光信号に基づき測定対象の測距を行う測距部と、測距光軸上に設けられ、該測距光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記光軸偏向部により偏向されない状態の前記測距光軸である基準光軸と平行な撮像光軸を有する撮像部と、前記基準光軸の方位角を検出する第１方位計と、前記基準光軸の方位角を受信し、前記ローバーとデータ通信可能な第１通信部と、前記光軸偏向部の偏向作用及び前記測距部の測距作用を制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は、前記ローバーから前記第２方位計が検出した前記照明光の光軸の方位角を前記第１通信部から受信し、該照明光の光軸の方位角と前記第１方位計が検出した前記基準光軸の方位角に基づき、前記照明光の光軸と平行又は略平行な前記基準光軸の方位角を演算する様構成されたので、前記測量装置による前記照明光の視準が容易に行え、前記測定対象の測定を容易に行う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】

【0017】

【図1】本発明の実施例に係る測量システムの概略図である。

【図2】本発明の実施例に係る測量装置を示す正面図である。

【図3】前記測量システムに於ける測量装置の概略構成図である。

【図4】前記測量システムに於けるデータコレクタの概略構成図である。

【図5】前記測量システムに於ける測量装置本体の概略構成図である。

【図6】該測量装置本体に於ける光軸偏向部の概略図である。

【図7】（Ａ）〜（Ｃ）は、該光軸偏向部の作用説明図である。

【図8】該光軸偏向部で得られるスキャンパターンの一例を示す図である。

【図9】（Ａ）は前記測量装置本体とローバーの方向を説明する平面図であり、（Ｂ）は前記測量装置本体と前記ローバーの方向を説明する正面図である。

【図10】本実施例の作用を示すフローチャートである。

【図11】スキャンパターンと測定対象との関係を示す説明図である。

【図12】スキャンパターン、局所スキャンパターンと測定対象との関係を示す説明図である。

【図13】（Ａ）は局所スキャンパターンによる基準反射部の検出、ローバーの傾きの検出を示す説明図であり、（Ｂ）は該ローバーの上面図である。

【図14】画像中に該ローバーが複数含まれる場合を示す説明図である。

【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】

図１〜図４により、本発明の実施例に係る測量システムの概略を説明する。

【0020】

図１中、１は本実施例に係る測量装置１（例えばトータルステーション）であり、既知点（既知の座標）に設置される。又、２はターゲット装置、３はデータコレクタを示している。尚、前記ターゲット装置２と前記データコレクタ３とからローバー４が構成されている。

【0021】

前記測量装置１は、主に三脚５、該三脚５の上端に設けられた設置台６、該設置台６上に設けられた台座部７、該台座部７上に設けられた托架部８、該托架部８に設けられた測量装置本体９と、該測量装置本体９の所定位置、例えば上面に設けられた第１方位計１０を有している。尚、該第１方位計１０は、前記測量装置本体９に内蔵してもよい。

【0022】

前記托架部８は、一端部から上方に突出する突出部を有する断面Ｌ字形状となっている。前記測量装置本体９は上下回転軸１１を介して前記托架部８の突出部に支持され、前記上下回転軸１１を中心に上下方向に回転自在となっている。

【0023】

該上下回転軸１１の端部には、上下被動ギア１２が嵌設されている。該上下被動ギア１２は上下駆動ギア１３と噛合し、該上下駆動ギア１３は上下駆動モータ１４の出力軸に固着されている。前記測量装置本体９は、前記上下駆動モータ１４により上下方向に回転される様になっている。

【0024】

又、前記上下回転軸１１の端部には、上下角（前記上下回転軸１１を中心とした回転方向の角度）を検出する上下回転角検出器１５（例えば、エンコーダ）が設けられている。該上下回転角検出器１５により、前記測量装置本体９の前記托架部８に対する上下方向の相対回転角が検出される。

【0025】

前記托架部８の下面からは、左右回転軸１６が突設され、該左右回転軸１６は軸受（図示せず）を介して前記台座部７に回転自在に嵌合している。前記托架部８は、前記左右回転軸１６を中心に左右方向に回転自在となっている。

【0026】

該左右回転軸１６と同心に、左右被動ギア１７が前記台座部７に固着されている。前記托架部８には左右駆動モータ２１が設けられ、該左右駆動モータ２１の出力軸に左右駆動ギア２２が固着されている。該左右駆動ギア２２は前記左右被動ギア１７と噛合している。前記托架部８は、前記左右駆動モータ２１により前記左右駆動ギア２２が前記左右被動ギア１７に対して回転され、前記托架部８と前記左右駆動モータ２１とは一体に左右方向に回転する様になっている。

【0027】

又、前記左右回転軸１６と前記台座部７との間には、左右角（前記左右回転軸１６を中心とした回転方向の角度）を検出する左右回転角検出器２４（例えば、エンコーダ）が設けられている。該左右回転角検出器２４により、前記托架部８の前記台座部７に対する左右方向の相対回転角が検出される。

【0028】

又、前記第１方位計１０は、前記測量装置本体９の方位を検出し、該測量装置本体９の基準光軸Ｏに対する水平方向の角度、即ち該基準光軸Ｏの方位角を検出する様になっている。又、前記第１方位計１０により検出された方位角は、電気信号として演算制御部２６（後述）にリアルタイムで入力される。

【0029】

前記上下駆動モータ１４と前記左右駆動モータ２１との協働により、前記測量装置本体９を所望の方向へと向けることができる。尚、前記托架部８と前記台座部７とにより前記測量装置本体９の支持部が構成される。又、前記上下駆動モータ１４と前記左右駆動モータ２１とにより、前記測量装置本体９の回転駆動部が構成される。

【0030】

前記上下駆動モータ１４と前記左右駆動モータ２１は、前記測量装置本体９の前記演算制御部２６によって駆動が制御され、前記上下回転角検出器１５、前記左右回転角検出器２４によって検出された鉛直角と水平角は前記演算制御部２６に入力される様になっている。又、前記測量装置本体９は、後述する様に、記憶部２７、第１通信部２８を有している。前記測量装置本体９が取得したデータ、即ち鉛直角、水平角のデータ及び後述する測距データ、後述する画像データは、前記記憶部２７に保存され、前記第１通信部２８を介して前記データコレクタ３に送信される様になっている。

【0031】

尚、前記測量装置１による測定範囲が、光軸偏向部５９（後述）による偏角の範囲内の場合、或は該光軸偏向部５９の基準光軸Ｏ（後述）の方向の初期設定を手動で行う場合は、前記上下駆動モータ１４、前記上下回転角検出器１５、前記左右駆動モータ２１、前記左右回転角検出器２４等については、省略することができる。

【0032】

前記ターゲット装置２は、断面が円の棒状の支持部材であるポール１８と、ターゲットとして該ポール１８の途中に設けられた基準反射部２５を有する。該基準反射部２５の全周に再帰反射部材である反射シートが巻設されている。前記ポール１８にも上下それぞれ部分的に該ポール１８が露出する様、該ポール１８に再帰反射部材である反射シート２９が全周を覆う様に、巻設されている。該反射シート２９が巻設された部分は、上下に所定長さを有する線状反射部２０を構成する。前記基準反射部２５、前記線状反射部２０は、それぞれ測距光を反射し、前記測量装置１の測定対象となっている。基準点（後述）を示すターゲットとしての前記基準反射部２５に対して、前記線状反射部２０は、前記測定対象の検出、更に前記基準反射部２５の検出を容易にする補助反射部となっている。

【0033】

前記ポール１８の下端は、測定点Ｐを指示できる様に尖端となっている。又、前記ポール１８の上端には、自在連結具（図示せず）を介して照明灯２３が設けられている。該照明灯２３の位置、例えば前記ポール１８の下端と前記自在連結具の回転中心との距離は、既知となっている。又、前記照明灯２３の所定位置、例えば上面には、第２方位計３１が設けられている。該第２方位計３１は、前記照明灯２３の光軸の方位角を検出する。又、前記第２方位計３１は通信機能を有しており、該第２方位計３１による方位角検出結果を、電気信号としてリアルタイムで前記データコレクタ３に送信する様になっている。尚、前記第２方位計３１は、例えば前記照明灯２３に内蔵されてもよい。

【0034】

前記自在連結具は、前記照明灯２３を、前記ポール１８に対して上下方向、左右方向、少なくとも上下方向に傾動可能に支持している。更に、前記自在連結具の回転部には摩擦力が作用し、前記ポール１８に対する前記照明灯２３の姿勢が維持される様になっている。

【0035】

該照明灯２３の照明光の放射角は略３０°であり、更に該照明灯２３がズーム機能を有し、放射角が１０°前後に縮小できれば好ましい。

【0036】

前記ターゲット装置２は、前記ポール１８の下端から所定の位置に基準点を有する。前記ポール１８には、前記基準反射部２５が設けられ、該基準反射部２５の中心が前記基準点となっている。該基準点は前記ポール１８の下端からの距離が既知となっている。又、前記基準点は、前記照明灯２３に対しても位置関係（例えば前記基準点と前記照明灯２３の光軸迄の距離）が既知となっている。

【0037】

前記基準反射部２５は、前記線状反射部２０と同様、全周に反射シートが巻設されている。前記基準反射部２５は、測距光のビーム径よりも大きい所定の厚み（軸心方向の長さ）で、且つ前記線状反射部２０の直径に対して太くなっている。

【0038】

ここで、前記基準反射部２５と前記線状反射部２０間の直径差は、前記測量装置本体９の測定精度に対応して決定される。この直径差は、前記測量装置本体９の測定精度（測定誤差）以上となっていればよい。又、前記線状反射部２０の直径、測定状況、前記測量装置本体９の測定能力等に応じて、前記直径差が決定されることは言う迄もない。

【0039】

本実施例の場合、測定距離が最大２００ｍとして、前記線状反射部２０の直径は３５ｍｍ、前記基準反射部２５の直径は１００ｍｍ、又前記基準反射部２５の厚みは３０ｍｍに設定される。

【0040】

図４に示される様に、前記データコレクタ３は、演算処理部３２、記憶部３３、第２通信部３４、表示部３５、操作部３６を具備している。尚、前記表示部３５をタッチパネルとし、該表示部３５に操作部の機能を兼用させ、前記操作部３６を省略してもよい。又、前記データコレクタ３として、スマートフォン等の端末を利用してもよい。

【0041】

該データコレクタ３と前記測量装置１とは、前記第１通信部２８、前記第２通信部３４を介して通信可能であり、前記データコレクタ３により前記測量装置１を遠隔操作可能である。又、該測量装置１で取得した測距結果、測角結果、画像等のデータは、前記データコレクタ３に送信され、前記記憶部３３に保存される様になっている。尚、前記測量装置１は、前記台座部７を前記設置台６に対して着脱可能としてもよい。

【0042】

次に、前記測量装置本体９について、図５を参照して具体的に説明する。

【0043】

該測量装置本体９は、測距光射出部３７、受光部３８、測距演算部３９、撮像部４１、射出方向検出部４２、モータドライバ４３、姿勢検出部４４、前記第１通信部２８、前記演算制御部２６、前記記憶部２７、撮像制御部４５、画像処理部４６、表示部４７、前記第１方位計１０を具備し、これらは筐体４８に収納され、一体化されている。尚、前記測距光射出部３７、前記受光部３８、前記測距演算部３９等は、測距部を構成する。

【0044】

前記測距光射出部３７は、射出光軸４９を有し、該射出光軸４９上に発光素子５１、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４９上に投光レンズ５２が設けられている。更に、前記射出光軸４９上に設けられた偏向光学部材としての第１反射鏡５３と、受光光軸５４（後述）上に設けられた偏向光学部材としての第２反射鏡５５とによって、前記射出光軸４９は、前記受光光軸５４と合致する様に偏向される。前記第１反射鏡５３と前記第２反射鏡５５とで射出光軸偏向部が構成される。

【0045】

前記発光素子５１はパルスレーザ光線を発し、前記測距光射出部３７は、前記発光素子５１から発せられたパルスレーザ光線を測距光５６として射出する。

【0046】

前記受光部３８について説明する。該受光部３８には、測定対象からの反射測距光５７が入射する。前記受光部３８は、前記受光光軸５４を有し、該受光光軸５４には、前記第１反射鏡５３、前記第２反射鏡５５によって偏向された前記射出光軸４９が合致する。尚、該射出光軸４９と前記受光光軸５４とが合致した状態を測距光軸５８とする（図１参照）。

【0047】

偏向された前記射出光軸４９上に、即ち前記受光光軸５４上に前記光軸偏向部５９（後述）が配設される。該光軸偏向部５９の中心を透過する真直な光軸は、基準光軸Ｏとなっている。該基準光軸Ｏは、前記光軸偏向部５９によって偏向されなかった時の前記射出光軸４９又は前記受光光軸５４又は前記測距光軸５８と合致する。

【0048】

前記反射測距光５７が前記光軸偏向部５９を透過し、入射した前記受光光軸５４上に結像レンズ６１が配設される。又、前記受光光軸５４上に受光素子６２、例えばアバランシフォトダイオード（ＡＰＤ）が設けられている。前記結像レンズ６１は、前記反射測距光５７を前記受光素子６２に結像する。該受光素子６２は、前記反射測距光５７を受光し、受光信号を発生する。受光信号は、前記測距演算部３９に入力され、該測距演算部３９は受光信号に基づき測定対象迄の測距を行う。

【0049】

図６を参照して、前記光軸偏向部５９について説明する。

【0050】

該光軸偏向部５９は、一対の光学プリズム６３，６４から構成される。該光学プリズム６３，６４は、それぞれ同径の円板形であり、前記受光光軸５４上に該受光光軸５４と直交して同心に配置され、所定間隔で平行に配置されている。前記光学プリズム６３は、光学ガラスにて成形され、平行に配置された３つの三角プリズム６５ａ，６５ｂ，６５ｃを有している。前記光学プリズム６４は、光学ガラスにて成形され、平行に配置された３つの三角プリズム６６ａ，６６ｂ，６６ｃを有している。尚、前記三角プリズム６５ａ，６５ｂ，６５ｃと前記三角プリズム６６ａ，６６ｂ，６６ｃは、全て同一偏角の光学特性を有している。

【0051】

尚、中心に位置する前記三角プリズム６５ａ，６６ａの幅は、前記測距光５６のビーム径よりも大きくなっており、該測距光５６は前記三角プリズム６５ａ，６６ａのみを透過する様になっている。

【0052】

前記光軸偏向部５９の中央部（前記三角プリズム６５ａ，６６ａ）は、前記測距光５６が透過し、射出される第１光軸偏向部である測距光偏向部となっている。前記光軸偏向部５９の中央部を除く部分（前記三角プリズム６５ａ，６６ａの両端部及び前記三角プリズム６５ｂ，６５ｃ、前記三角プリズム６６ｂ，６６ｃ）は、前記反射測距光５７が透過し、入射する第２光軸偏向部である反射測距光偏向部となっている。

【0053】

前記光学プリズム６３，６４は、それぞれ前記受光光軸５４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６３，６４は、回転方向、回転量、回転速度が独立して制御されることで、射出される前記測距光５６の前記射出光軸４９を任意の方向に偏向し、又受光される前記反射測距光５７の前記受光光軸５４を前記射出光軸４９と平行に偏向する。

【0054】

前記光学プリズム６３，６４の外形形状は、それぞれ前記受光光軸５４（基準光軸Ｏ）を中心とする円形であり、前記反射測距光５７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６３，６４の直径が設定されている。

【0055】

前記光学プリズム６３の外周にはリングギア６７が嵌設され、前記光学プリズム６４の外周にはリングギア６８が嵌設されている。

【0056】

前記リングギア６７には駆動ギア６９が噛合し、該駆動ギア６９はモータ７１の出力軸に固着されている。同様に、前記リングギア６８には駆動ギア７２が噛合し、該駆動ギア７２はモータ７３の出力軸に固着されている。前記モータ７１，７３は、前記モータドライバ４３に電気的に接続されている。

【0057】

前記モータ７１，７３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）を検出する回転角検出器、例えばエンコーダ等を用いて前記モータ７１，７３の回転量を検出してもよい。該モータ７１，７３の回転量がそれぞれ検出され、前記モータドライバ４３により前記モータ７１，７３が個別に制御される。尚、エンコーダを直接リングギア６７，６８にそれぞれ取付け、エンコーダにより前記リングギア６７，６８の回転角を直接検出する様にしてもよい。

【0058】

前記駆動ギア６９，７２、前記モータ７１，７３は、前記測距光射出部３７と干渉しない位置、例えば前記リングギア６７，６８の下側に設けられている。

【0059】

前記投光レンズ５２、前記第１反射鏡５３、前記第２反射鏡５５、前記測距光偏向部等は、投光光学系を構成する。又、前記反射測距光偏向部、前記結像レンズ６１等は、受光光学系を構成する。

【0060】

前記測距演算部３９は、前記発光素子５１を制御し、前記測距光５６としてレーザ光線をパルス発光又はバースト発光（断続発光）させる。該測距光５６が前記三角プリズム６５ａ，６６ａ（測距光偏向部）により、測定対象に向う様前記射出光軸４９が偏向される。前記測距光軸５８が、測定対象（前記基準反射部２５）を視準した状態で測距が行われる。

【0061】

前記測定対象から反射された前記反射測距光５７は、前記三角プリズム６５ｂ，６５ｃ及び前記三角プリズム６６ｂ，６６ｃ（反射測距光偏向部）、前記結像レンズ６１を介して入射し、前記受光素子６２に受光される。該受光素子６２は、受光信号を前記測距演算部３９に送出し、該測距演算部３９は前記受光素子６２からの受光信号に基づき、パルス光毎に測定点（測距光が照射された点）の測距を行い、測距データは前記記憶部２７に格納される。

【0062】

前記射出方向検出部４２は、前記モータ７１，７３に入力する駆動パルスをカウントすることで、前記モータ７１，７３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７１，７３の回転角を検出する。又、前記射出方向検出部４２は、前記モータ７１，７３の回転角に基づき、前記光学プリズム６３，６４の回転位置を演算する。更に、前記射出方向検出部４２は、前記光学プリズム６３，６４の屈折率と回転位置とに基づき、各パルス光毎の前記測距光５６の偏角、射出方向を演算する。演算結果（測角結果）は、測距結果に関連付けられて前記演算制御部２６に入力される。尚、前記測距光５６がバースト発光される場合は、断続測距光毎に測距が実行される。

【0063】

前記演算制御部２６は、前記モータ７１，７３の回転方向、回転速度、前記モータ７１，７３間の回転比を制御することで、前記光軸偏向部５９による偏向作用を制御する。又、前記測距光５６の偏角、射出方向から、前記測距光軸５８に対する測定点の水平角、鉛直角を演算する。更に、測定点についての水平角、鉛直角を前記測距データに関連付けることで、測定対象の３次元データを求めることができる。而して、前記測量装置１は、トータルステーションとして機能する。

【0064】

次に、前記姿勢検出部４４について説明する。尚、該姿勢検出部４４としては、特許文献２に開示された姿勢検出部を使用することができる。

【0065】

該姿勢検出部４４について簡単に説明する。該姿勢検出部４４は、フレーム７４を有している。該フレーム７４は、前記筐体４８に固定され、或は構造部材に固定され、前記測量装置本体９と一体となっている。

【0066】

前記フレーム７４にはジンバルを介してセンサブロック７５が取付けられている。該センサブロック７５は、直交する２軸を中心に２方向にそれぞれ３６０°回転自在となっている。

【0067】

該センサブロック７５には、第１傾斜センサ７６、第２傾斜センサ７７が取付けられている。前記第１傾斜センサ７６は水平を高精度に検出するものであり、例えば水平液面に検出光を入射させ反射光の反射角度の変化で水平を検出する傾斜検出器、或は封入した気泡の位置変化で傾斜を検出する気泡管である。又、前記第２傾斜センサ７７は傾斜変化を高応答性で検出するものであり、例えば加速度センサである。

【0068】

前記センサブロック７５の、前記フレーム７４に対する２軸についての相対回転角は、エンコーダ７８，７９によって検出される様になっている。

【0069】

又、前記センサブロック７５を回転させ、水平に維持するモータ（図示せず）が前記２軸に関してそれぞれ設けられている。該モータは、前記第１傾斜センサ７６、前記第２傾斜センサ７７からの検出結果に基づき、前記センサブロック７５を水平に維持する様に前記演算制御部２６によって制御される。

【0070】

前記センサブロック７５が傾斜していた場合（前記測量装置本体９が傾斜していた場合）、前記センサブロック７５（水平）に対する前記フレーム７４の相対回転角が前記エンコーダ７８，７９によって検出される。該エンコーダ７８，７９の検出結果に基づき、前記測量装置本体９の傾斜角、傾斜方向が検出される。

【0071】

前記センサブロック７５は、２軸について３６０°回転自在であるので、前記姿勢検出部４４がどの様な姿勢となろうとも、例えば該姿勢検出部４４の天地が逆になった場合でも、全方向での姿勢検出が可能である。

【0072】

姿勢検出に於いて、高応答性を要求する場合は、前記第２傾斜センサ７７の検出結果に基づき姿勢検出と姿勢制御が行われるが、該第２傾斜センサ７７は前記第１傾斜センサ７６に比べ検出精度が悪いのが一般的である。

【0073】

前記姿勢検出部４４では、高精度の前記第１傾斜センサ７６と高応答性の前記第２傾斜センサ７７を具備することで、該第２傾斜センサ７７の検出結果に基づき姿勢制御を行い、前記第１傾斜センサ７６により高精度の姿勢検出を可能とする。

【0074】

該第１傾斜センサ７６の検出結果で、前記第２傾斜センサ７７の検出結果を較正することができる。即ち、前記第１傾斜センサ７６が水平を検出した時の前記エンコーダ７８，７９の値、即ち実際の傾斜角と前記第２傾斜センサ７７が検出した傾斜角との間で偏差を生じれば、該偏差に基づき前記第２傾斜センサ７７の傾斜角を較正することができる。

【0075】

従って、予め、該第２傾斜センサ７７の検出傾斜角と、前記第１傾斜センサ７６による水平検出と前記エンコーダ７８，７９の検出結果に基づき求めた傾斜角との関係を取得しておけば、前記第２傾斜センサ７７に検出された傾斜角の較正（キャリブレーション）をすることができ、該第２傾斜センサ７７による高応答性での姿勢検出の精度を向上させることができる。

【0076】

前記演算制御部２６は、傾斜の変動が大きい時、傾斜の変化が速い時は、前記第２傾斜センサ７７からの信号に基づき、前記モータを制御する。又、前記演算制御部２６は、傾斜の変動が小さい時、傾斜の変化が緩やかな時、即ち前記第１傾斜センサ７６が追従可能な状態では、該第１傾斜センサ７６からの信号に基づき、前記モータを制御する。

【0077】

尚、前記記憶部２７には、前記第１傾斜センサ７６の検出結果と前記第２傾斜センサ７７の検出結果との比較結果を示す対比データが格納されている。前記第１傾斜センサ７６からの信号に基づき、該第２傾斜センサ７７による検出結果を較正する。この較正により、該第２傾斜センサ７７による検出結果を前記第１傾斜センサ７６の検出精度迄高めることができる。よって、前記姿勢検出部４４による姿勢検出に於いて、高精度を維持しつつ高応答性を実現することができる。

【0078】

前記撮像部４１は、前記測量装置本体９の前記基準光軸Ｏと平行な撮像光軸８１と、該撮像光軸８１に配置された撮像レンズ８２とを有している。前記撮像部４１は、前記光学プリズム６３，６４による最大偏角（例えば±２０°）と略等しい、或は最大偏角よりも大きい画角、例えば５０°〜６０°の画角を有するカメラであり、前記測量装置本体９のスキャン範囲を含む画像データを取得する。前記撮像光軸８１と前記射出光軸４９及び前記基準光軸Ｏとの関係は既知であり、前記撮像光軸８１と前記射出光軸４９及び前記基準光軸Ｏとは平行であり、又各光軸間の距離は既知の値となっている。又、前記撮像部４１は、動画像、又は連続画像が取得可能である。

【0079】

前記撮像制御部４５は、前記撮像部４１の撮像を制御する。前記撮像制御部４５は、前記撮像部４１が前記動画像、又は連続画像を撮像する場合に、該動画像、又は連続画像を構成するフレーム画像を取得するタイミングと前記測量装置本体９でスキャンするタイミングとの同期を取っている。前記演算制御部２６は画像と測定データ（測距データ、測角データ）との関連付けも実行する。

【0080】

前記撮像部４１の撮像素子８３は、画素の集合体であるＣＣＤ、或はＣＭＯＳセンサであり、各画素は画像素子上での位置が特定できる様になっている。例えば、各画素は、前記撮像光軸８１を原点とした座標系での画素座標を有し、該画素座標によって画像素子上での位置が特定される。

【0081】

前記画像処理部４６は、前記撮像部４１で取得した画像データについて、エッジ抽出処理、特徴点の抽出、画像トラッキング処理、画像マッチング等の画像処理を行い、又画像データから濃淡画像を作成する。

【0082】

前記表示部４７は、前記撮像部４１により取得した画像を表示し、測定状況、測定データ等を表示する。尚、前記表示部４７はタッチパネルとされ、操作部としても機能する。又、前記データコレクタ３による遠隔操作を行う場合は、前記表示部４７は省略することができる。

【0083】

前記光軸偏向部５９の偏向作用、スキャン作用について、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）を参照して説明する。

【0084】

尚、図７（Ａ）では、説明を簡略化する為、前記光学プリズム６３，６４について、前記三角プリズム６５ａ，６６ａと、前記三角プリズム６５ｂ，６５ｃ，６６ｂ，６６ｃとを分離して示している。又、図７（Ａ）は、前記三角プリズム６５ａ，６６ａ、前記三角プリズム６５ｂ，６５ｃ，６６ｂ，６６ｃが同方向に位置した状態を示しており、この状態では最大の偏角（例えば、±２０°）が得られる。又、最少の偏角は、前記光学プリズム６３，６４のいずれか一方が１８０°回転した位置であり、該光学プリズム６３，６４の相互の光学作用が相殺され、偏角は０°となる。従って、前記光学プリズム６３，６４を経て射出、受光されるパルスレーザ光線の光軸（前記測距光軸５８）は、前記基準光軸Ｏと合致する。

【0085】

前記発光素子５１から前記測距光５６が発せられ、該測距光５６は前記投光レンズ５２で平行光束とされ、前記測距光偏向部（前記三角プリズム６５ａ，６６ａ）を透過して測定対象に向けて射出される。ここで、前記測距光偏向部を透過することで、前記測距光５６は前記三角プリズム６５ａ，６６ａによって所要の方向に偏向されて射出される（図７（Ａ））。

【0086】

前記測定対象で反射された前記反射測距光５７は、前記反射測距光偏向部を透過して入射され、前記結像レンズ６１により前記受光素子６２に集光される。

【0087】

前記反射測距光５７が前記反射測距光偏向部を透過することで、前記反射測距光５７の光軸は、前記受光光軸５４と合致する様に前記三角プリズム６５ｂ，６５ｃ及び前記三角プリズム６６ｂ，６６ｃによって偏向される（図７（Ａ））。

【0088】

前記光学プリズム６３と前記光学プリズム６４との回転位置の組合わせにより、射出する前記測距光５６の偏向方向、偏角を任意に変更することができる。

【0089】

又、前記光学プリズム６３と前記光学プリズム６４との位置関係を固定した状態で（前記光学プリズム６３と前記光学プリズム６４とで得られる偏角を固定した状態で）、前記モータ７１，７３により、前記光学プリズム６３と前記光学プリズム６４とを一体に回転すると、前記測距光偏向部を透過した前記測距光５６が描く軌跡は前記基準光軸Ｏ（図５参照）を中心とした円となる。

【0090】

従って、前記発光素子５１よりレーザ光線を発光させつつ、前記光軸偏向部５９を回転させれば、前記測距光５６を円の軌跡でスキャンさせることができる。尚、前記反射測距光偏向部は、前記測距光偏向部と一体に回転していることは言う迄もない。

【0091】

図７（Ｂ）は、前記光学プリズム６３と前記光学プリズム６４とを相対回転させた場合を示している。前記光学プリズム６３により偏向された光軸の偏向方向を偏向Ａとし、前記光学プリズム６４により偏向された光軸の偏向方向を偏向Ｂとすると、前記光学プリズム６３，６４による光軸の偏向は、該光学プリズム６３，６４間の角度差θとして、合成偏向Ｃとなる。

【0092】

従って、前記光学プリズム６３と前記光学プリズム６４を逆向きに同期して等速度で往復回転させた場合、前記光学プリズム６３，６４を透過した前記測距光５６は、直線状にスキャンされる。従って、前記光学プリズム６３と前記光学プリズム６４とを逆向きに等速度で往復回転させることで、図７（Ｂ）に示される様に、前記測距光５６を合成偏向Ｃ方向に直線の軌跡８４で往復スキャンさせることができる。

【0093】

更に、図７（Ｃ）に示される様に、前記光学プリズム６３の回転速度に対して遅い回転速度で前記光学プリズム６４を回転させれば、角度差θは漸次増大しつつ前記測距光５６が回転される。従って、該測距光５６のスキャン軌跡はスパイラル状となる。

【0094】

又、前記光学プリズム６３、前記光学プリズム６４の回転方向、回転速度を個々に制御することで、前記測距光５６のスキャン軌跡を前記基準光軸Ｏを中心とした照射方向（半径方向のスキャン）とし、或は水平、垂直方向とする等、種々の２次元のスキャンパターンが得られる。

【0095】

更に又、水平方向のスキャンと垂直方向のスキャンとを合成し、２次元のスキャンを可能とする。更に、中心を有する２次元の閉ループスキャンパターンとすることができ、この場合はスキャンパターンの中心を測定点と合致させる。又、スキャンパターンの中心は前記測距光軸５８と合致する。

【0096】

図８は、測定対象（前記ターゲット装置２の前記線状反射部２０、前記基準反射部２５）をサーチする場合の、２次元の閉ループスキャンパターンであるスキャンパターン８５の一例を示している。

【0097】

前記光学プリズム６３と前記光学プリズム６４の回転方向、回転速度、回転比の組合わせで、スキャン往路８７ａとスキャン復路８７ｂがスキャンパターンの中心（交点８６）で交差する前記スキャンパターン８５を形成することができる。例えば、前記光学プリズム６３と前記光学プリズム６４の回転比を１：２として、８の字形状にスキャンさせることもできる。

【0098】

次に、図９（Ａ）、図９（Ｂ）〜図１４を参照して、本実施例の作用について説明する。

【0099】

本実施例での測定作業は、一人作業で実行される。

【0100】

図９（Ａ）に示される様に、前記測量装置本体９には、前記第１方位計１０が設けられている。該第１方位計１０の検出結果に基づき、前記基準光軸Ｏの基準方向に対する方位角、例えば南に対する方位角を求めることができる。又、前記照明灯２３には、第２方位計３１が設けられている。該第２方位計３１は、前記照明灯２３から照射される照明光の光軸の方位角を求めることができる。

【0101】

ＳＴＥＰ：０１ 先ず、前記測量装置１を既知点（既知の座標を有する点）に設置する。設置状態での前記測量装置１の姿勢（傾き、傾き方向）は、前記姿勢検出部４４によって検出されるので、前記測量装置１の整準は省略できる。

【0102】

該測量装置１の設置後、前記データコレクタ３より視準開始の指令が入力されると共に、作業者は前記ローバー４を所定の測定点Ｐに移動させ、前記ポール１８の下端を測定点Ｐに設置する。又、前記照明灯２３から発せられる照明光が前記撮像部４１の撮像範囲内となる様、前記照明灯２３が前記測量装置本体９へと概略向けられる。尚、前記照明灯２３は、照明光を常時照射し続けてもよいし、所定のパターンで照明光を点滅させてもよい。照明光を点滅させた場合は、点滅のパターンを検出することで、前記照明灯２３からの照明光を識別することができる。又、該照明灯２３の点滅と同期させ、点灯時の画像と消灯時の画像を取得し、両画像の差を求めることで、ノイズを除去した照明光の画像を取得することができる。尚、前記照明灯２３の点滅と前記撮像部４１の撮像との同期は、例えば前記通信部２８，３４間でのトリガー信号の通信により行われる。

【0103】

ここで、前記照明灯２３は、自在連結具を介して前記ポール１８の上端に取付けられている。従って、該ポール１８を鉛直に整準することなく前記照明灯２３を前記測量装置本体９へと向けることができる。即ち、前記ローバー４を設置する際の前記ポール１８は、任意の角度で傾斜していてよい。

【0104】

前記照明灯２３を前記測量装置本体９へと向けると、前記第２方位計３１はその時の前記照明灯２３の光軸の方位角θを検出する。検出された方位角θは、前記演算処理部３２に入力されると共に、前記第２通信部３４を介して前記測量装置本体９へと送信される。

【0105】

前記ローバー４からの方位角θは、前記第１通信部２８を介して前記測量装置本体９に受信され、照明光の照射方向（照明光の光軸の方位角）として検出される。前記演算制御部２６は、方位角θに基づき前記左右駆動モータ２１を駆動させ、前記托架部８を介して前記測量装置本体９の前記基準光軸Ｏの方位角が、θ＋１８０°となる様前記測量装置本体９を回転させる。即ち、前記基準光軸Ｏの向きを照明光の光軸と平行にする。

【0106】

前記基準光軸Ｏの方位角をθ＋１８０°とすることで、前記基準光軸Ｏと前記照明灯２３から発せられた照明光の光軸とが逆方向且つ平行となり、前記測量装置本体９と前記ローバー４とが正対又は略正対する。これにより、照明光が前記撮像部４１の画角の範囲内となるので、画像中から照明光が検出可能となる。

【0107】

尚、前記撮像素子８３には、照明光だけではなく、自然光等の外光も受光されるので、照明光以外の外光を誤検出する可能性がある。本実施例では、前記第２方位計３１の検出結果に基づき、照明光の方向が演算できるので、演算した方向から所定の範囲内に位置する光のみを照明光として検出することができる。従って、所定の範囲以外の光を外光等であるとして除去することができ、照明光の検出精度を向上させることができる。

【0108】

又、照明光の波長を限定し、前記撮像光軸８１上に、照明光のみを透過させるフィルタを設け、前記撮像素子８３に照明光のみが受光される様にしてもよい。

【0109】

尚、前記測量装置本体９による照明光の検出は、測定作業が行われている間、リアルタイムで実行される。

【0110】

ＳＴＥＰ：０２ 前記照明光の検出後、前記データコレクタ３より、測定開始の指令を前記測量装置１に送信する。該測量装置１では、測定開始の指令に基づき、前記撮像部４１により前記照明灯２３の画像を取得する。上記した様に、前記撮像部４１の画角は、４０°〜５０°或は３０°〜４０°と充分広い。従って、前記測量装置本体９と前記ターゲット装置２が正確に正対していなくても、即ち前記ターゲット装置２を前記測量装置本体９の方向に概略向けているだけで、前記照明灯２３の照明光、即ち前記照明灯２３を確実に捉えることができる。

【0111】

前記演算制御部２６は、画像中から前記照明灯２３（照明光の中心）の位置を演算し、更に該照明灯２３と前記基準反射部２５の既知の位置関係により、該基準反射部２５の方向（水平角、鉛直角）を演算する。

【0112】

この演算結果に基づき、前記上下駆動モータ１４、前記左右駆動モータ２１を制御して、前記測量装置１の前記測距光軸５８を前記基準反射部２５に向ける。前記測距光軸５８を前記基準反射部２５に向けた状態では、該基準反射部２５は前記撮像部４１で撮像する画像の略中心に位置する。

【0113】

ＳＴＥＰ：０３ 前記測距光射出部３７から前記測距光５６が射出され、前記光学プリズム６３，６４の回転が制御され、得られた前記基準反射部２５の方向（水平角、鉛直角）に基づき該基準反射部２５の近傍をスキャンする。

【0114】

２次元のサーチスキャンは、サーチ範囲が広い初期サーチスキャンと、測定対象を含む狭い範囲に限定された局所サーチスキャンが実行される。先ず、前記ローバー４を検出する為の初期サーチスキャンが実行される。ここで行われるサーチ動作は、質量の小さい前記光学プリズム６３，６４を回転させるだけであるので、極めて高速に行える。

【0115】

以下の説明では、サーチスキャンのパターンとして、８の字形状の前記スキャンパターン８５が採用されている。

【0116】

サーチ開始時の初期サーチスキャンに於ける前記スキャンパターン８５の形状は、図１１に見られる様に、水平方向に扁平な８の字状となっている。

【0117】

前記線状反射部２０は、鉛直方向に長くなっているので、前記スキャンパターン８５を扁平にすることで、広範囲で高速なサーチが可能となる。

【0118】

初期サーチスキャンの前記スキャンパターンの経路が、前記線状反射部２０と交差する様に前記スキャンパターン８５を実行することで、前記線状反射部２０から前記反射測距光５７が得られる。前記スキャンパターン８５の実行と共に、測距、測角も実行しているので、前記線状反射部２０からの前記反射測距光５７に基づき、前記線状反射部２０の水平方向の位置が直ちに測定できる。

【0119】

ＳＴＥＰ：０４ 前記演算制御部２６は、測定結果に基づき、前記光軸偏向部５９を制御して、その後前記スキャンパターン８５により前記基準反射部２５を検出する迄、前記交点８６を前記線状反射部２０に沿って移動させる（図１１では、前記交点８６を下方に移動させている）。

【0120】

ＳＴＥＰ：０５ 前記スキャンパターン８５により、前記基準反射部２５を検出すると、前記スキャンパターン８５を前記基準反射部２５の中心位置を検出するのに適した局所スキャンパターン８５′に偏向する（図１２参照）。該局所スキャンパターン８５′は、サーチ範囲が狭く、而も縦長の形状となっている。ここで、前記基準反射部２５は、前記線状反射部２０よりも径方向に出っ張っているので、測距結果の変化で前記基準反射部２５の検出を確認できる。

【0121】

図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、前記局所スキャンパターン８５′により局所サーチスキャンを実行している状態を示している。

【0122】

ＳＴＥＰ：０６ 前記局所スキャンパターン８５′の交点８６′が、前記基準反射部２５の中心近傍となると、前記局所スキャンパターン８５′のスキャン往路８７ａ′、スキャン復路８７ｂ′が、前記基準反射部２５のエッジを通過する。このエッジの測定点Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の測定結果によって、前記基準反射部２５に対する前記交点８６′の位置が測定でき、該交点８６′を前記基準反射部２５の中心に合致させることができる。

【0123】

ＳＴＥＰ：０７ 該基準反射部２５の中心に、前記交点８６′が合致すると、前記測距光軸５８が前記基準反射部２５の中心に視準され、該基準反射部２５の測定が実行される。更に、該基準反射部２５と前記ポール１８の下端との関係から、測定点Ｐの３次元座標が演算される。

【0124】

ＳＴＥＰ：０８、ＳＴＥＰ：０９ 更に、前記局所スキャンパターン８５′の実行で、前記線状反射部２０の上下の測定点Ｑ１，Ｑ２の位置（３次元座標）が測定される。測定点Ｑ１，Ｑ２の３次元座標によって、前記ポール１８の前後方向、左右方向の倒れ方向、及び倒れ角が測定できる。又、前記ポール１８の倒れ方向、倒れ角、前記基準反射部２５と前記ポール１８の下端との関係に基づき、前記測定点Ｐの測定結果を補正することができる。

【0125】

更に、ここで得られる前記ポール１８の倒れは、前記測距光軸５８に対する倒れであり、該測距光軸５８自体は水平であるとは限らない。該測距光軸５８の前記基準光軸Ｏに対する傾斜角、傾斜方向は、前記射出方向検出部４２によって測定できる。更に、前記基準光軸Ｏの水平に対する傾斜角、傾斜方向は、前記姿勢検出部４４によって測定することができる。

【0126】

従って、前記ポール１８の水平、又は鉛直に対する傾斜角、傾斜方向も測定できる。前記ポール１８の水平、鉛直に対する傾斜角、傾斜方向に基づき測定結果を補正することで、前記ポール１８の傾きに拘わらず、正確な測定点（該ポール１８の下端が指示する点）Ｐについて、距離、高低角、水平角を正確に測定することができる。測定結果は、前記データコレクタ３に送信される。

【0127】

従って、前記ターゲット装置２を直立して支持できない場所での測定、例えば壁の隅、天井の角等であっても、前記ポール１８の下端（天井を測定する場合は上端）で測定点を指示できれば、正確な測定が実行できる。

【0128】

ＳＴＥＰ：１０ 測定点Ｐの測定が終了すると、次に測定すべき測定点の有無が確認される。他に測定すべき測定点がない場合には、測定を終了する。

【0129】

ＳＴＥＰ：１１ 前記ターゲット装置２を次の測定点に移動させる場合、移動中も前記スキャンパターン８５を継続して実行すれば、前記ターゲット装置２（即ち前記基準反射部２５）の追尾を行うことができる。本実施例によれば、移動中、前記スキャンパターン８５が前記線状反射部２０を横切りさえすればよいので、容易に又確実に追尾が実行される。更に、障害物が前記測量装置１と前記ローバー４の間を通過する等して、追尾が途切れた場合でも、簡単に復帰することができる。

【0130】

尚、追尾は画像に基づき行ってもよい。画像中で、照明光を捉えられれば、前記測量装置１によるサーチスキャンが可能であるので、画像中に前記照明灯２３からの照明光を捉える様に、前記照明灯２３を追尾させればよい。

【0131】

更に、本実施例では、前記第２方位計３１の検出結果、即ち照明光の照射方向に基づき、前記基準光軸Ｏが前記照明灯２３に向く様前記測量装置本体９が左右方向に回転する。従って、前記測量装置本体９に向って照明光が照射された状態を維持しつつ、前記ターゲット装置２を移動させれば、前記測量装置１により前記照明灯２３を追尾させることができる。この場合、追尾中に前記スキャンパターン８５の実行、前記撮像部４１による画像取得は行わなくてもよい。

【0132】

上記した様に、前記撮像部４１によって照明光を捉え、画像中の照明光により前記基準反射部２５の大まかな方向を検出し、画像から得られた方向に前記測距光軸５８を向ける様にしている。従って、前記撮像部４１は測定対象検出センサとして機能する。

【0133】

更に、図１４に示される様に、前記撮像部４１は、広い画角を有し、広範囲に存在する複数の前記ローバー４（前記ターゲット装置２）を同時に捉えることができる。

【0134】

複数の該ローバー４を用いる場合、複数の該ローバー４のうちの１つを予め基準ローバーとして設定してもよい。この場合、前記演算制御部２６は、該基準ローバーから受信した方位角に基づき、前記基準光軸Ｏが前記基準ローバーへと向く様、前記測量装置本体９を左右方向に回転させる。

【0135】

或は、複数の前記ローバー４のうち、基準ローバーとする１つのローバー４にのみ前記第２方位計３１を設けてもよい。この場合、前記演算制御部２６は、該第２方位計３１を設けた前記ローバー４から受信した方位角に基づき、前記基準光軸Ｏが前記第２方位計３１を設けた前記ローバー４へと向く様、前記測量装置本体９を左右方向に回転させる。

【0136】

更に、複数の前記ローバー４にそれぞれ前記第２方位計３１を設け、各第２方位計３１からそれぞれ方位角を受信し、各方位角を平均してもよい。この場合、前記演算制御部２６は、受信した複数の方位角に基づき、複数の前記ローバー４から受信した方位角を平均し、平均値の方位角（平均方位角）に前記基準光軸Ｏが向く様、前記測量装置本体９を左右方向に回転させる。例えば、前記ローバー４が２つある場合には、図１４に示される様に、前記ローバー４，４の水平方向中間に前記基準光軸Ｏが向く様、前記測量装置本体９を回転させる。

【0137】

上記したいずれの場合も、複数の前記ローバー４が、全て前記撮像部４１の画角内に存在するのが望ましい。

【0138】

複数の前記ローバー４が前記撮像部４１の画角内に存在する場合、個々の前記ローバー４について、識別機能を付加し、個々の前記第２方位計３１が方位角の信号を発すると共に、識別信号を発する様にしてもよい。前記測量装置本体９が方位角信号と共に識別信号を受信し、前記演算制御部２６が識別信号に基づき前記ローバー４を識別し、識別した結果に基づき前記光軸偏向部５９を制御し、個々の前記ローバー４に前記測距光軸５８を向ける（視準する）ことができる。

【0139】

尚、前記基準光軸Ｏを所定の方向に、即ち基準ローバー、或は平均方位角に向けた後は、前記測量装置本体９は回転することはない。即ち、前記基準光軸Ｏは固定の状態で、前記光軸偏向部５９の駆動により前記測距光軸５８のみを偏向させる。前記光軸偏向部５９の駆動による前記測距光軸５８の偏向は高速で行えるので、前記測量装置１により複数の前記ローバー４について、連続してほぼ同時に測定を実行することができる。

【0140】

又、前記撮像部４１の画角と前記光軸偏向部５９による最大偏角を等しく、或は略等しくした場合、測定範囲に存在する（前記撮像部４１の画角内に存在する）前記ローバー４、或は測定点については、一度前記測量装置１を設置し、前記基準光軸Ｏの向きを設定した後は、前記測量装置本体９の方向を変えることなく、全ての前記ローバー４、全ての測定点について測定を実行することができる。

【0141】

更に、前記測量装置１の各ローバー４（前記基準反射部２５）への視準は、前記撮像部４１の画像の検出結果に基づき、視準方向は特定されており、視準は瞬時に実行される。

【0142】

次に、前記ローバー４が複数存在する場合の、該ローバー４を識別する他の方法について説明する。

【0143】

前記照明灯２３に点滅機能を付加し、複数の前記照明灯２３がそれぞれ固有の点滅モードを持つ様にする。例えば、点滅周期が異なる、点灯時間、消灯時間が異なる等である。画像中のローバー４を識別可能とすることで、各ローバー４が設置された測定点をそれぞれ測定することができる。

【0144】

又、前記撮像部４１が撮像した画像に基づき、前記ローバー４の識別を行ってもよい。例えば、前記撮像部４１が取得した画像を、前記データコレクタ３の前記表示部３５に表示させ、画像上から個々の前記ローバー４に識別番号を付加し、前記測量装置本体９に送信する様にしてもよい。

【0145】

尚、前記ローバー４が１つ又は複数のいずれの場合も、前記照明灯２３を点滅させた際の照明光を確実に検出する為には、点灯時の画像と消灯時の画像を取得し、前記演算制御部２６により画像の差分を求めればよい。

【0146】

この場合、前記照明灯２３の点滅と前記撮像部４１による画像の取得の同期については、前記データコレクタ３の前記第２通信部３４、前記測量装置本体９の前記第１通信部２８間の通信で行う。

【0147】

或は、ＧＰＳを前記データコレクタ３、前記測量装置本体９に設け、ＧＰＳ時刻を利用し、予め決められた時刻に基づいたタイミングで照明光の点滅と、画像の取得を行ってもよい。

【0148】

上述の様に、本実施例では、前記ターゲット装置２に前記第２方位計３１を設け、該第２方位計３１の検出結果に基づき、前記照明灯２３が発する照明光の照射方向（方位角θ）を検出可能であり、該方位角θを前記通信部３４，２８を介して前記測量装置本体９に送信可能となっている。この為、該測量装置本体９では、照明光の照射方向を検出可能であり、照明光と正対する方向（照明光の照射方向から反転した方向）についても演算可能である。

【0149】

従って、前記演算制御部２６が、前記第１方位計１０の検出結果と受信した方位角θとに基づき、前記基準光軸Ｏの向きが照明光と正対し平行となる方向（θ＋１８０°）となる様前記測量装置本体９を自動で左右方向に回転させることができる。これにより、照明光を視準させる為に、手動で或は前記データコレクタ３からの遠隔操作により、前記測量装置本体９を前記ターゲット装置２へと向ける必要がなくなり、作業性を向上させることができる。

【0150】

又、前記測量装置本体９は、前記第２方位計３１が検出した方位角に基づき、前記基準光軸Ｏが照明光の光軸と逆向き且つ平行となる様に自動で回転する構成となっている。従って、照明光を測量装置本体９に向けた状態で、前記ローバー４を移動させることで、前記基準光軸Ｏが常時前記ターゲット装置２へと向くので、スキャンの継続、或は画像トラッキングにより前記ターゲット装置２を追尾する必要がない。

【0151】

更に、前記測量装置本体９に前記ターゲット装置２を追尾させていない状態でも、新たな測定点で、照明光を前記測量装置本体９へと向けるだけで照明光の視準が行えるので、容易に測定点を測定することができる。

【0152】

本実施例では、前記測量装置１をトータルステーションとして使用していたが、該測量装置１はレーザスキャナとしても使用することもできる。前記測距光射出部３７から前記測距光５６がパルス発光、或はバースト発光されており、各パルス光、バースト光毎に測距、測角を行うことで、前記スキャンパターン８５に沿った点群データが取得できる。

【0153】

尚、本実施例では、前記ターゲット装置２が再帰反射体の測定対象を具備していたが、前記ローバー４から分離した測定対象について測定することも可能である。

【0154】

例えば、本測量システムに於いて、前記測量装置１をレーザスキャナとして使用する場合、例えば建築物等を測定対象として、測定対象について点群データを取得する場合は、測定対象の点群データが必要な位置に前記ターゲット装置２を設置すれば、該ターゲット装置２（照明灯２３）を中心に２次元スキャンし、２次元スキャン範囲の点群データが取得できる。

【0155】

更に、撮像部が取得する画像について画像トラッキングを行うことで、照明光の追尾が可能であるので、前記ローバー４を移動させることで、必要な部分、必要な箇所の点群データが取得可能である。

【符号の説明】

【0156】

１ 測量装置
２ ターゲット装置
３ データコレクタ
４ ローバー
９ 測量装置本体
１０ 第１方位計
１４ 上下駆動モータ
２０ 線状反射部
２１ 左右駆動モータ
２３ 照明灯
２４ 左右回転角検出器
２５ 基準反射部
２６ 演算制御部
２７ 記憶部
２８ 第１通信部
２９ 反射シート
３１ 第２方位計
３４ 第２通信部
３７ 測距光射出部
３８ 受光部
３９ 測距演算部
４１ 撮像部
４２ 射出方向検出部
５６ 測距光
５７ 反射測距光
５８ 測距光軸
５９ 光軸偏向部
６３ 光学プリズム
６４ 光学プリズム
７１ モータ
７３ モータ
８１ 撮像光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】