特開 2022-188482 データ処理装置、データ処理方法およびデータ処理用プログラム

(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】P2022188482

(43)【公開日】2022-12-21

(54)【発明の名称】データ処理装置、データ処理方法およびデータ処理用プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/06 20060101AFI20221214BHJP

【ＦＩ】

G01C15/06 T

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021096542

(22)【出願日】2021-06-09

(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】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 陽

(57)【要約】

【課題】プリズム定数の取得をより効率よく行う。
【解決手段】反射プリズム装置を撮影することで得た画像データを取得する画像データ取得部１０９と、前記反射プリズム装置のプリズム定数と前記画像データとの関係を記憶したデータ記憶部１１８と、前記関係に基づき、反射プリズム装置のプリズム定数を取得するプリズム定数取得部１１１とを備えるレーザー測位装置１００。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

反射プリズム装置を撮影することで得た画像データを取得する画像データ取得部と、
前記反射プリズム装置のプリズム定数と前記画像データとの関係を記憶した記憶部と、
前記関係に基づき、前記反射プリズム装置のプリズム定数を取得するプリズム定数取得部と
を備えるデータ処理装置。

【請求項2】

前記関係は、前記反射プリズム装置の外観と前記プリズム定数との関係である請求項１に記載のデータ処理装置。

【請求項3】

前記関係は、反射プリズム装置に表示された文字またはコード表示と前記プリズム定数との関係である請求項１または２に記載のデータ処理装置。

【請求項4】

前記画像データに基づき、前記反射プリズム装置の向きを取得する反射プリズム装置の向き取得部と、
前記反射プリズム装置の前記向きの情報を報知する報知部と
を備える請求項１～３のいずれか一項に記載のデータ処理装置。

【請求項5】

前記画像データは、光波測位装置が備えたカメラから出力され、
前記反射プリズム装置の前記向きは、前記光波測位装置に対する向きである請求項４に記載のデータ処理装置。

【請求項6】

前記反射プリズム装置の前記光波測位装置に対する向きの情報が外部の端末に無線送信される請求項５に記載のデータ処理装置。

【請求項7】

前記記憶部には、前記反射プリズム装置の３次元モデルが記憶され、
前記反射プリズム装置の前記光波測位装置に対する向きは、視点の位置を変えて前記３次元モデルを見た場合の画像に基づいて取得される請求項５または６に記載のデータ処理装置。

【請求項8】

前記反射プリズム装置の前記光波測位装置に対する向きに基づき、前記反射プリズム装置が前記光波測位装置に正対しているか否かを判定する判定部を備え、
前記正対していると判定された場合に前記光波測位装置による前記反射プリズム装置の測距が行われる請求項５～７のいずれか一項に記載のデータ処理装置。

【請求項9】

カメラを備えた光波測位装置におけるデータ処理方法であって、
前記カメラにより反射プリズム装置を撮影することで得た画像データの取得と、
前記反射プリズム装置の前記画像データに基づく前記反射プリズム装置のプリズム定数の取得と、
前記反射プリズム装置の前記画像データに基づく前記光波測位装置に対する前記反射プリズム装置の向きの取得と、
前記光波測位装置に対する前記反射プリズム装置の前記向きの情報の端末への送信と、
前記光波測位装置に対する前記反射プリズム装置の前記向きの情報の前記端末の表示装置への表示と
を行うデータ処理方法。

【請求項10】

反射プリズム装置を撮影することで得た画像データの取得と、
前記反射プリズム装置のプリズム定数と前記画像データとの関係に基づく前記反射プリズム装置のプリズム定数の取得と
を行うデータ処理方法。

【請求項11】

コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、
コンピュータを
反射プリズム装置を撮影することで得た画像データを取得する画像データ取得部と、
前記反射プリズム装置のプリズム定数と前記画像データとの関係を記憶した記憶部と、
前記関係に基づき、前記反射プリズム装置のプリズム定数を取得するプリズム定数取得部と
して動作させるデータ処理用プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測量用の反射プリズム装置を扱う技術に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザー光等の光波を利用した測量において、反射プリズム装置を用いる技術が知られている。この技術では、使用する反射プリズム装置のプリズム定数を取得する必要がある。プリズム定数は、実測された測距値を補正するための定数で、反射プリズム装置の構造、材質、保持構造（反射プリズムをホルダに保持する構造）等によって異なる。

【0003】

このため、測距精度を確保する上で、使用する反射プリズム装置のプリズム定数を把握することが重要となる。プリズム定数は、製造メーカや販売メーカのカタログや資料に記載されている。

【0004】

例えば、トータルステーション等のレーザー測位装置は、プリズム定数を予め入力できる機能を備えており、測位（測距）の作業に先立ち、プリズム定数を初期条件として入力する作業が行なわれる。この場合、入力されたプリズム定数に基づく補正がレーザー測位装置内で行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平２－２６８２１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

プリズム定数の取得はユーザが意識的に行う必要があり、作業が煩雑であり、また読み取りミスや入力ミスの可能性が問題となる。また、プリズム定数によっては、反射プリズム装置の測位装置に対する向きが測位精度に大きく影響する。

【0007】

このような背景において、本発明は、プリズム定数の取得をより効率よく行う技術の提供を目的とする。また、本発明は、取得したプリズム定数に関係して、反射プリズム装置の測量装置に対する向きによる測定精度の低下を抑えることができる技術の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、反射プリズム装置を撮影することで得た画像データを取得する画像データ取得部と、前記反射プリズム装置のプリズム定数と前記画像データとの関係を記憶した記憶部と、前記関係に基づき、前記反射プリズム装置のプリズム定数を取得するプリズム定数取得部とを備えるデータ処理装置である。

【0009】

本発明において、前記関係は、前記反射プリズム装置の外観と前記プリズム定数との関係である態様が挙げられる。本発明において、前記関係は、反射プリズム装置に表示された文字またはコード表示と前記プリズム定数との関係である態様が挙げられる。本発明において、前記画像データに基づき、前記反射プリズム装置の向きを取得する反射プリズム装置の向き取得部と、前記反射プリズム装置の前記向きの情報を報知する報知部とを備える態様が挙げられる。

【0010】

本発明において、前記画像データは、光波測位装置が備えたカメラから出力され、前記反射プリズム装置の前記向きは、前記光波測位装置に対する向きである態様が挙げられる。本発明において、前記反射プリズム装置の前記光波測位装置に対する向きの情報が外部の端末に無線送信される態様が挙げられる。

【0011】

本発明において、前記記憶部には、前記反射プリズム装置の３次元モデルが記憶され、前記反射プリズム装置の前記光波測位装置に対する向きは、視点の位置を変えて前記３次元モデルを見た場合の画像に基づいて取得される態様が挙げられる。本発明において、前記反射プリズム装置の前記光波測位装置に対する向きに基づき、前記反射プリズム装置が前記光波測位装置に正対しているか否かを判定する判定部を備え、前記正対していると判定された場合に前記光波測位装置による前記反射プリズム装置の測距が行われる態様が挙げられる。

【0012】

本発明は、カメラを備えた光波測位装置におけるデータ処理方法であって、前記カメラにより反射プリズム装置を撮影することで得た画像データの取得と、前記反射プリズム装置の前記画像データに基づく前記反射プリズム装置のプリズム定数の取得と、前記反射プリズム装置の前記画像データに基づく前記光波測位装置に対する前記反射プリズム装置の向きの取得と、前記光波測位装置に対する前記反射プリズム装置の前記向きの情報の端末への送信と、前記光波測位装置に対する前記反射プリズム装置の前記向きの情報の前記端末の表示装置への表示とを行うデータ処理方法である。

【0013】

本発明は、反射プリズム装置を撮影することで得た画像データの取得と、前記反射プリズム装置のプリズム定数と前記画像データとの関係に基づく前記反射プリズム装置のプリズム定数の取得とを行うデータ処理方法である。

【0014】

本発明は、コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、コンピュータを反射プリズム装置を撮影することで得た画像データを取得する画像データ取得部と、前記反射プリズム装置のプリズム定数と前記画像データとの関係を記憶した記憶部と、前記関係に基づき、前記反射プリズム装置のプリズム定数を取得するプリズム定数取得部として動作させるデータ処理用プログラムである。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、プリズム定数の取得をより効率よく行うことができる。また、本発明によれば、取得したプリズム定数に関係して、反射プリズム装置の測量装置に対する向きによる測定精度の低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】プリズム定数を説明する図である。

【図2】レーザー測位装置の正面図である。

【図3】レーザー測位装置のブロック図である。

【図4】反射プリズム装置の正面図である。

【図5】反射プリズムの側面図（Ａ）および（Ｂ）である。

【図6】記憶されているデータを示す図である。

【図7】記憶されているデータを示す図である。

【図8】測位装置に対する反射プリズム装置の向きを説明する上面図（Ａ）および（Ｂ）である。

【図9】通信端末への表示内容を示す図（Ａ）および（Ｂ）である。

【図10】処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図11】測位（測距）の作業を行う状況の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（プリズム定数について）
まず、プリズム定数について簡単に説明する。図１（Ａ）には、プリズム定数０ｍｍの場合が示され、図１（Ｂ）には、プリズム定数３０ｍｍの場合が示されている。また、図１（Ａ）および（Ｂ）には、反射プリズム装置が測位装置に正対していない（光軸が測位装置の方を向いていない）状態が誇張して示されている。

【0018】

反射プリズムは、入射光を１８０°向きを反転させて反射する。この際、反射プリズムを構成する高屈折率（ガラスの場合ｎ＝約１．５）の材料中を光線が進むこと等に起因して、測位装置の側から見て、反射点の光学的な位置は反射プリズムの向こう側に存在する。すなわち、実際の反射点は反射プリズム内にあるが、反射プリズム内での光速が遅くなる（１／屈折率）ので、光速度が不変として計測される光学的な反射点は、測位装置から見て、反射点より遠くの位置になる。このズレを補正するための補正パラメータがプリズム定数である。

【0019】

例えば、図１（Ａ）のプリズム定数０ｍｍの場合を説明する。ここで、反射プリズム装置は、反射プリズムと反射プリズムを保持するホルダーにより構成される。反射プリズム装置には、測定の基準となる点である基準点が決められている。この基準点を測距（測位）を行いたい点に一致するように反射プリズム装置の設置が行われる。

【0020】

例えば、図５にはプリズム定数０ｍｍの反射プリズム装置２００とプリズム定数３０ｍｍの反射プリズム装置３００が示されている。反射プリズム装置２００および３００では、支柱２０５の延長線上に基準点が設定されている。ユーザは、測距（測位）を行う点に支柱２０５を鉛直に立てた状態で反射プリズム装置２００または３００を設置し、測距（測位）を行う。

【0021】

上述した理由により、反射プリズム装置では、実際の反射点の位置と光学的な反射点の位置には、ズレが生じる。プリズム定数０ｍｍの場合、上記のズレを勘案して、ホルダーに対する反射プリズムの位置を前より（レーザー測位装置の側によった位置）に設定する。すなわち、基準点の位置より反射プリズムの位置を測位装置の側にずらした位置に設定する。

【0022】

こうすることで、測位装置から反射プリズム装置の基準点までの実際の距離と、測位装置から反射点までの光学的な距離とが一致するようにしている。

【0023】

しかしながら、プリズム定数０ｍｍの場合、以下の問題が顕在化する。プリズム定数が０ｍｍの場合、上述したように、ホルダーに対する反射プリズムの位置が前にオフセットした位置（レーザー測位装置の側にシフトした位置）に設定されており、基準点の位置は、反射プリズム内の反射点からずれた位置にある。

【0024】

つまり、光学的な位置を合わせるために、反射点と基準点の光軸方向における位置に物理的なズレが生じている。

【0025】

それ故、図１（Ａ）に示すように、反射プリズムがレーザー測位装置に正対していないと、基準点と反射点を結ぶ線分が回転し、基準点と反射点の光軸に垂直な方向における位置にズレが生じる。このズレが測定誤差となる。

【0026】

例えば、図１（Ａ）には、基準点を中心に反射プリズム装置が回転した場合が示されている。この場合、反射プリズム装置が回転すると、基準点を中心に反射点が円周上を移動し、それにより測定誤差が生じる。この測定誤差は、反射点と基準点の間の物理的な離間距離が大きくなる程、顕著となる。この測定誤差は、主に反射プリズム装置の測位の誤差として現れる。

【0027】

よって、プリズム定数０ｍｍの場合、反射プリズムがレーザー測位装置に正対する（正面を向く）ように留意する必要がある。

【0028】

次に、図１（Ｂ）に示すプリズム定数が０でない値（図１（Ｂ）の場合は３０ｍｍ）の場合を説明する。この場合、反射点と基準点を物理的に一致または近接させることができる。すなわち、測位装置から反射点までの物理的な距離と、測位装置から基準点までの物理的な距離とを一致あるいは近接させることができる。

【0029】

他方において、測位装置から反射点までの光学的な距離と、測位装置から基準点までの物理的な距離とは異なる値となる。この差がプリズム定数となる。

【0030】

すなわち、図１（Ｂ）の場合、基準点を測距の対象としたつもりであっても、実際には基準点から３０ｍｍ先の点を対象に測距が行われる。そのため、実測値から３０ｍｍを差し引いた値が最終的な測距値となる。

【0031】

図１（Ｂ）の場合、反射プリズムがレーザー測位装置に正対しておらず傾いていても、反射点と基準点の物理的な位置の差がない（あるいは小さい）。よって、図１（Ａ）のプリズム定数０ｍｍの場合に比較して生じる誤差は小さい。

【0032】

このように、プリズム定数が０ｍｍの場合、０ｍｍでない場合の両方がある。いずれの場合であって、利用する反射プリズム装置のプリズム定数の情報は必要となる。また、プリズム定数が０ｍｍの場合は、反射プリズム装置の向きの設定に留意が必要となる。

【0033】

（測位装置）
図２には、発明を利用したレーザー測位装置１００の正面から見た外観が示されている。レーザー測位装置１００は、トータルステーションとして機能する測量装置である。レーザー測位装置１００は、目標までの距離とその方向を計測することで、レーザー測位装置１００に対する目標の位置を計測する。レーザー測位装置１００は、ベース部１５１、ベース部１５１を支える三脚１５２、ベース部１５１上に回転可能な状態で保持された水平回転部１５３、水平回転部１５３に対して仰角回転および俯角回転を行う鉛直回転部１５４を備える。

【0034】

水平回転部１５３は、ベース部１５１に対して水平回転する。回転は、モータによって行われる。鉛直回転部１５４は、水平回転部１５３に対して鉛直回転（仰角回転および俯角回転）する。各回転は、モータによって行われる。

【0035】

鉛直回転部１５４には、レーザー測距を行うための光学系と周辺回路、撮影を行うためのカメラが収められている。

【0036】

図２には示されていないが、レーザー測位装置１００は、操作パネルとディスプレイを兼ねたタッチパネルディスプレイ１１０（図３参照）を備えている。このタッチパネルディスプレイ１２０には、レーザー測位装置１００の操作に係る情報、測量した各種データ等が表示される。

【0037】

図３には、レーザー測位装置１００のブロック図が示されている。図３のブロック図を構成する各機能ブロックにおいて、演算を行う部分は、コンピュータにより実現されている。勿論、一部または全部の機能ブロックを専用の電子回路により実現する形態も可能である。

【0038】

レーザー測位装置１００は、発光部１０１、受光部１０２、距離算出部１０３、方向取得部１０４、広角カメラ１０５、望遠カメラ１０６、水平回転駆動制御部１０７、鉛直回転駆動制御部１０８、画像データ受付部１０９、画像解析部１１０、プリズム定数取得部１１１、測距データ補正部１１２、位置算出部１１３、反射プリズム装置の向き取得部１１４、報知部１１５、判定部１１６，動作制御部１１７、データ記憶部１１８、通信装置１１９、タッチパネルディスプレイ１２０を備える。

【0039】

発光部１０１は、測距光（測距用レーザー光）の発光に関係する部分であり、測距光を発光する発光デバイス、レンズ等の光学系、発光デバイスの周辺回路を含む。受光部１０２は、対象物から反射した測距光の受光に関係する部分であり、レンズ等の光学系、受光デバイス、受光デバイスの周辺回路を含む。

【0040】

発光部１０１からの測距光は、対物レンズ１５５の中心からレーザー測位装置１００の外部に出射され、この測距光の反射光は対物レンズ１５５の中心からレーザー測位装置１００の内部に取り込まれる。

【0041】

発光部１０１の光学系と受光部１０２の光学系は、一部で共用されており、ハーフミラー等を用いた光学系により両者の光軸は分離および合成され、レーザー測位装置１００からの出射光とレーザー測位装置１００への入射光は、一つの光軸上で重なるように設定されている。

【0042】

距離算出部１０３は、光波測距の原理を用いて対象物までの距離を算出する。距離の算出には、受光した測距光の位相差を用いる方法と伝搬時間を用いる方法がある。この例では、位相差を用いる方法で測距が行われる。

【0043】

位相差を用いる方法では、測位装置内に基準光路が設けられ、この基準光路を伝搬した測距光の受光タイミングと、対象物から反射した測距光の受光タイミングとの差（位相差）から、対象物までの距離を算出する。伝搬時間を用いる方法では、測距光が対象物に当たり、反射して戻ってくるまでの時間から、対象物までの距離を算出する。

【0044】

方向取得部１０４は、測距対象点の方向を取得する。水平回転部１５３と鉛直回転部１５４の回転角は、エンコーダにより精密に計測されており、これら角度を計測することで、レーザー測位装置１００から見た測距対象点の方向、すなわちレーザー測位装置１００の光軸の方向が取得される。

【0045】

広角カメラ１０５および望遠カメラ１０６は、画像倍率の可変が可能なデジタルカメラであり、静止画および動画の撮影が可能である。図２には、広角カメラ１０５が示されている。望遠カメラ１０６は、対物レンズ１５５を介して撮影を行う。前述したように、対物レンズ１５５を介して測距光の出射および入射が行われる。

【0046】

広角カメラ１０５および望遠カメラ１０６の外部標定要素（位置と姿勢）と測距のための光学系の外部標定要素の関係は既知である。この例では、望遠カメラ１０６の光軸と測距光の光軸とは一致している。広角カメラ１０５の光軸は、望遠カメラ１０６の光軸と一致していないが、平行となる関係に設定されている。

【0047】

水平回転駆動制御部１０７は、水平回転部１５３の水平回転の駆動およびその制御を行う。鉛直回転駆動制御部１０８は、鉛直回転部１５４の鉛直回転の駆動およびその制御を行う。

【0048】

画像データ受付部１０９は、広角カメラ１０５および望遠カメラ１０６が撮影した画像の画像データを受け付ける。画像解析部１１０は、広角カメラ１０５および望遠カメラ１０６が撮影した画像の画像解析を行う。この画像解析では、撮像した反射プリズム装置の識別と、測位装置１００に対する反射プリズム装置の向きが取得される。画像解析部１１０で行われる処理の詳細については後述する。

【0049】

プリズム定数取得部１１１は、画像解析部１１０における画像解析の結果得られた反射プリズム装置の識別情報に基づき、プリズム定数を取得する。測距データ補正部１１２は、プリズム定数取得部１１１が取得したプリズム定数を用いて、距離算出部１０３が算出した当該反射プリズムまでの距離の値を補正する。この補正された値が最終的な測距値となる。

【0050】

例えば、画像から画像解析部１１０が割り出した識別情報に基づく当該反射プリズム装置のプリズム定数が２０ｍｍであるとする。この場合、距離データ補正部１１２は、距離算出部１０３が算出した距離を上記取得されたプリズム定数を用いて補正し、最終的な測距値を得る。この場合、距離算出部１０３が算出した距離をＬとすると、Ｌ－２０ｍｍが最終的な測距値として得られる。

【0051】

位置算出部１１３は、測距値およびその方向に基づき、測距点の三次元位置を算出する。ここで、絶対座標系におけるレーザー測位装置１００の外部標定要素（姿勢と位置）が既知であれば、測距点の絶対座標系における三次元位置が得られる。絶対座標系は、ＧＮＳＳや地図を記述する場合に利用される座標系である。

【0052】

反射プリズム装置の向き取得部１１４は、画像解析部１１０における画像解析の結果に基づき、反射プリズム装置のレーザー測位装置１００に対する向きの情報を取得する。

【0053】

報知部１１５は、反射プリズム装置の向き取得部１１４が取得した反射プリズム装置の向きに係る情報を報知情報として出力する。この報知情報は、通信装置１１９を介して、外部に出力される。例えば上記の報知情報は、無線ＬＡＮ回線を介して、反射プリズム装置の設置を行う作業員が携帯する通信端末に送信される。

【0054】

判定部１１６は、反射プリズム装置がレーザー測位装置に正対しているか否かの判定を行う。例えば、反射プリズム装置の正面の方向と、反射プリズム装置とレーザー測位装置を結ぶ線とがなす角度が、予め定めた閾値（例えば５°）以下であれば、反射プリズム装置がレーザー測位装置に正対しているとの判定が行われる。

【0055】

動作制御部１１７は、レーザー測位装置１００の動作の制御を行う。動作制御部１１７は、例えばマイコンにより構成される。データ記憶部１１８は、レーザー測位装置１００を動作させるために必要な動作プログラム、各種のデータ、測量データを記憶する。また、データ記憶部１１８には、図６および図７に例示するテーブルデータが記憶される。

【0056】

通信装置１１９は、外部の機器との間で通信を行う。通信は、光通信、無線ＬＡＮ、携帯電話回線等を用いて行われる。有線による通信も可能である。タッチパネルディスプレイ１２０は、ユーザインターフェースとして機能し、レーザー測位装置１００の操作パネル、操作に係る情報の表示装置、測量した各種データ等の表示装置として機能する。

【0057】

（反射プリズム装置）
以下、反射プリズム装置について説明する。図４は、反射プリズム装置の正面図である。図５（Ａ）は、プリズム定数が０ｍｍである反射プリズム装置２００の側面図であり、図５（Ｂ）は、プリズム定数が３０ｍｍである反射プリズム装置３００の側面図である。この例の場合、プリズム定数が違っても、正面から見ると反射プリズム装置の見た目は、同じように見える（厳密には、部品の奥行方向の位置関係が異なるが、子細な差なので、ここでは、同じ見た目として扱う）。また、両反射プリズム装置を構成する部品は同じであるので、以下の説明では同じ符号を付与して説明を行う。

【0058】

反射プリズム装置２００と３００は、反射プリズム２０１、反射プリズム２０１を保持するホルダー２０２、ホルダー２０２を支持するＵ字型のアーム２０３、アーム２０３の下部を支えるベース部２０４、ベース部２０４の下部に固定された支柱２０５を有する。

【0059】

反射プリズム２０１は、アーム２０３に対する仰角および俯角の調整が可能である。アーム２０３に対する反射プリズム２０１の仰角および俯角の固定は、摘み２０８を回転させることで行なわれる。

【0060】

反射プリズム２００と３００の違いは、ホルダー２０２に対する反射プリズム２０１の光軸方向における位置である。反射プリズム装置２００では、図１（Ａ）に関連して説明した理由により、反射プリズム３００に比較して、反射プリズム２０１がホルダー２０２に対して光軸上の前の方向（レーザー測位装置の方向）にシフトした位置にある。

【0061】

反射プリズム装置２００と３００において、基準点（測距の基準となる点）は支柱２０５の軸線上に設定されている。支柱２０５の先端は尖がっており、支柱２０５を鉛直にした状態で、その先端を地面や床面上に設定された測設点に接触させることで、反射プリズム装置２００および３００の設置が行われる。

【0062】

反射プリズム装置２００および３００は、支柱２０５を軸として水平回転させることで、その水平方向における向きが調整される。支柱２０５でなく、三脚等の支持体上に水平回転可能な状態でベース部２０４を保持させる形態も可能である。

【0063】

ベース部２０４の正面には、プリズム定数を示すバーコード２０７が表示されている。バーコード２０７の代わりに文字によるコード表示、２次元バーコード、その他図形情報によるコード表示が利用可能である。また、直接プリズム定数を表示する形態も可能である。

【0064】

（プリズム定数の取得と反射プリズム装置の向きの取得）
画像解析部１１０は、広角カメラ１０５および／または望遠カメラ１０６が撮像したバーコード２０７の画像からバーコード２０７に対応するコード情報を読み取る。このコード情報は反射プリズム装置の識別情報であり、プリズム定数取得部１１１は、このコード情報から、バーコード２０７が付された反射プリズム装置の型番を特定し、当該反射プリズム装置のプリズム定数を取得する。

【0065】

この場合、データ記憶部１１８には、図６に示すデータが記憶され、このデータに基づき、読み取ったコードに対応するプリズム定数が取得される。図６のデータは予め取得され、既知のデータとしてデータ記憶部１１８に記憶しておく。

【0066】

例えば、画像から読み取ったコード情報が〇△□◇○△であったとする。この場合、図６のデータから、当該反射プリズムの型番が特定され、またプリズム定数３０ｍｍが取得される。

【0067】

反射プリズム装置の外観とプリズム定数の関係を予め調べて置き、そのデータをデータ記憶部１１８に記憶しておく方法も可能である。この場合、画像解析部１１０は、広角カメラ１０５および／または望遠カメラ１０６が撮像した反射プリズム装置の外観画像から反射プリズム装置を識別する。コード情報と反射プリズム装置の外観の情報を組み合わせて、反射プリズム装置の識別を行う形態も可能である。

【0068】

また、画像解析部１１０は、広角カメラ１０５および／または望遠カメラ１０６が撮像した反射プリズム装置２００（または３００）のレーザー測位装置１００に対する向きを割り出す。以下、この処理について説明する。

【0069】

データ記憶部１１８には、利用する反射プリズム装置の３次元モデルが記憶されている。図７にこのデータの一例を示す。この３次元モデルは、反射プリズム装置の外観を示す輪郭線により構成される３Ｄデータであり、例えば、各反射プリズム装置の設計データ（３次元ＣＡＤデータ）から得られる。各反射プリズム装置の三次元データをステレオ写真撮影やレーザースキャンを用いて取得し、そこから３次元モデルのデータを得てもよい。

【0070】

以下、反射プリズム装置を撮影した画像に基づいて、当該反射プリズムの向きを割り出す処理について説明する。ここでは、レーザー測位装置１００から見て、反射プリズム装置が水平方向または水平方向と見なせる方向にあるとする。

【0071】

まず、撮影画像から読み取ったコードに基づき、図７のデータを参照して対象となる反射プリズム装置の三次元モデルを取得する。

【0072】

反射プリズム装置の３次元モデルを取得したら、この３次元モデルを正面（０°方向）から見た図、右斜め５°から見た図、右斜め１０°から見た図、右斜め１５°から見た図、右斜め２０°から見た図、右斜め２５°から見た図、右斜め３０°から見た図を作成する。また同様に、当該３次元モデルを、左斜め５°から見た図、左斜め１０°から見た図、左斜め１５°から見た図、左斜め２０°から見た図、左斜め２５°から見た図、左斜め３０°から見た図を作成する。

【0073】

すなわち、異なる複数の視点から見た当該反射プリズム装置の画像を作成する。以下、この視点毎の当該反射プリズム装置の画像をモデル画像と称する。

【0074】

そして、当該３次元モデルを各方向から見た上記モデル画像（この場合は、計１５枚）と広角カメラ１０５および／または望遠カメラ１０６が撮影した反射プリズムの撮影画像とを比較する。この比較により、当該撮影画像に最も類似するモデル画像を探索する。この探索は、公知の画像解析技術を用いて行われる。

【0075】

そして上記探索されたモデル画像における上記の角度（３次元モデルを見る角度）を取得する。例えば、探索したモデル画像が、右斜め１０°の方向から見たモデル画像である場合、当該反射プリズム装置の正面の方向から大凡右斜め１０°の方向にレーザー測位装置１００が見えることになる。この場合、反射プリズム装置がレーザー測位装置１００に対して正対しておらず左に１０°回転させた方向を向いていることになる。

【0076】

図８は、鉛直上方から見た上面図である。図８（Ａ）には、反射プリズム装置２００がレーザー測位装置１００に正対している状態が示されている。図８（Ｂ）には、反射プリズム装置２００がレーザー測位装置１００に対して、少し左の方向に向いている状態が示されている。

【0077】

上記の処理により、反射プリズム装置のレーザー測位装置に対する向きが割り出される。この処理が画像解析部１１０において行われる。

【0078】

ここでは、角度の設定を５°刻みとする例を説明したが、より細かい設定（例えば、２°や３°刻み）も可能である。また、精度の低下を許容できれば、より大きな角度の刻みの設定（例えば、１０°刻み）も可能である。また、当該３次元モデルを斜め上や斜め下の方向から見たモデル画像を作成する形態も可能である。

【0079】

（処理の手順の一例）
以下、レーザー測位装置１００を用いて反射プリズム装置２００または３００の測位（測距）を行う手順の一例を説明する。以下説明する処理を実行するプログラムは、適当な記憶媒体に記憶され、レーザー測位装置１００に内蔵されたコンピュータのＣＰＵにより実行される。

【0080】

以下の処理は、レーザー測位装置１００が設置され、作業員が反射プリズム装置２００（または３００）を、測位を行う予定の位置に設置した状態（図１１参照）で開始される。なお、処理に先立ち、レーザー測位装置１００の外部標定要素（位置と姿勢）は求められており、既知であるとする。

【0081】

まず、広角カメラ１０５および／または望遠カメラ１０６により、反射プリズム装置２００を撮影し、その際に得られた画像データを取得する（Ｓ１０１）。この処理は、画像データ受付部１０９で行われる。上記の撮影の際、凡そでよいので、反射プリズム装置２００がレーザー測位装置１００に正対するように努める。

【0082】

次に、ステップＳ１０１で取得した反射プリズム装置２００の撮影画像からコードデータの表示（この場合は、バーコード２０７の表示）を検出し、そのコードの読み取りを行う（ステップＳ１０２）。

【0083】

次に、読み取ったコードを図６のデータに当てはめ、ここで対象としている反射プリズム装置２００の型番を求め、反射プリズム装置２００の識別を行う（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０２とＳ１０３の処理は、画像解析部１１０で行われる。

【0084】

次に、ステップＳ１０２において読み取ったコードを図６のテーブルデータに当てはめ、ここで対象としている反射プリズム装置２００のプリズム定数を求める（ステップＳ１０４）。この処理は、プリズム定数取得部１１１で行われる。

【0085】

次に、ステップＳ１０３で取得した型番を図７のデータの当てはめ、該当する反射プリズム装置（この例では、図１１の反射プリズム装置２００）の３次元モデルを得る（ステップＳ１０５）。次に、ステップＳ１０５で得た３次元モデルを用いた反射プリズム装置２００のレーザー測位装置１００に対する向きを特定する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０５とＳ１０６の処理は、反射プリズム装置の向き取得部１１４で行われる。

【0086】

次に、ステップＳ１０６で得た反射プリズム装置２００のレーザー測位装置１００に対する向きの情報の報知を行う（ステップＳ１０７）。この処理では、反射プリズム装置２００のレーザー測位装置１００に対する向きに係る報知情報が通信装置１１９を介して、反射プリズム装置２００の設置を行う作業員が携帯する通信端末に送信される。

【0087】

図９に、反射プリズム装置２００の設置を行う作業員が携帯する通信端末４００の表示ディスプレイに表示される上記の報知情報の一例を示す。通信端末４００としては、専用の通信端末、スマートフォン、タブレット等が利用できる。

【0088】

図９（Ａ）には、反射プリズム装置２００がレーザー測位装置１００に対して正対している（正面を向いている）旨の報知情報が通信端末４００のディスプレイ上に表示されている状態が示されている。図９（Ｂ）には、反射プリズム装置２００の正面が、レーザー測位装置１００に対してやや左を向いている場合の報知情報が通信端末４００のディスプレイ上に表示されている状態が示されている。

【0089】

ステップＳ１０７の後、反射プリズム装置２００がレーザー測位装置１００に対して正対しているか否かの判定が行われる（ステップＳ１０８）。この処理は判定部１１６で行われる。反射プリズム装置２００がレーザー測位装置１００に対して正対していれば、ステップＳ１０９に進み、正対していなければ、ステップＳ１０６以下の処理を再度実行する。

【0090】

正対の判定は、±５°以内といった予め定めた範囲に収まっているか否かを判定することで行なわれる。勿論、完全な正対の有無を判定する形態も可能である。

【0091】

例えば、図９（Ｂ）の表示を見た作業員は、反射プリズム装置２００を上方から見て時計回り方向に少し回す。そして、反射プリズム装置２００がレーザー測位装置１００に対して正対した段階、あるいは正対したとみなせる状態となった段階でステップＳ１０８の判定がＹＥＳとなり、ステップＳ１０９に進む。

【0092】

ステップＳ１０９では、測距光を用いた反射プリズム装置２００の測距が行われる（ステップＳ１０９）。次に、ステップＳ１０４で取得したプリズム定数を用いてステップＳ１０９で得た測距値を補正する（ステップＳ１１０）。この処理は、測距データ補正部１１２で行われる。

【0093】

そして、ステップＳ１１０で補正された測距値が測距値として確定される（ステップＳ１１１）。こうして図１１の反射プリズム装置２００の測距（レーザー測位装置１００からの距離の測定）が行われる。

【0094】

また、得られた測距値、レーザー測位装置１００の外部標定要素（位置と姿勢）、レーザー測位装置１００から見た反射プリズム装置２００の方向に基づき、反射プリズム装置２００の絶対座標系における位置が算出される。すなわち、反射プリズム装置２００の測位が行われる。

【0095】

（優位性）
反射プリズム装置のプリズム定数が撮影画像に基づき自動で取得でき、このプリズム定数を用いた測距値の補正が行われる。この際の作業員の負担は軽微であり、プリズム定数の設定に係る作業が簡素化できる。また、反射プリズム装置がレーザー測位装置に正対しているのか否かの判定が行われ、その情報がリアルタイムで反射プリズム装置を取り扱う作業者に報知される。これにより、反射プリズム装置をレーザー測位装置に正対させることが容易となり、高い測定精度を得ることができる。

【0096】

（その他）
ここでは、光波測位装置の例としてレーザー測位装置の例を説明したが、レーザースキャナ等のレーザー測距の機能を有する測量装置に本発明を利用することができる。またレーザー以外の形式の光を用いた測位装置に本発明を適用することもできる。

【0097】

プリズム定数の自動取得に係る処理および／または反射プリズム装置の向きの判定に係る処理を行う部分をデータ処理装置として独立して機能させることも可能である。この場合、当該部分がＰＣ（パーソナル・コンピュータ）、マイコン、専用のハードウェアの一または複数により構成される。例えば、画像データ受付部１０９、画像解析部１１０、プリズム定数取得部１１１、測距データ補正部１１２、位置算出部１１３、反射プリズム装置の向き取得部１１４、報知部１１５、判定部１１６、データ記憶部１１８の少なくとも一つをＰＣで構成し、当該ＰＣをプリズム定数の自動取得に係る処理の少なくとも一部を行うデータ処理装置として利用することができる。図３の構成は、上記データ処理装置を備えたレーザー測位装置１００として捉えることができる。

【符号の説明】

【0098】

１００…レーザー測位装置、１０５…広角カメラ、１５１…ベース部、１５２…三脚、１５３…水平回転部、１５４…鉛直回転部、１５５…対物レンズ、２００…反射プリズム装置、２０１…反射プリズム、２０２…ホルダー、２０３…アーム、２０４…ベース部、２０５…支柱、２０７…バーコード、２０６…摘み、３００…反射プリズム装置、４００…通信端末。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】