特開 2024-148128 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】P2024148128

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】測量装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20241009BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 103A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023106283

(22)【出願日】2023-06-28

(31)【優先権主張番号】P 2023060955

(32)【優先日】2023-04-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】湯浅 太一

(57)【要約】      （修正有）

【課題】測定点に色付けが可能な測量装置を提供する。
【解決手段】測定対象物に測距光３５を射出する発光素子２８を有する測距光射出部２３と、前記測定対象物からの反射測距光４５を受光する受光素子３９を有する測距光受光部２４と、所定の画角で画像を取得する広角カメラ２１と、前記測距光射出部と前記広角カメラとを制御し、前記受光素子に対する前記反射測距光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を演算する演算制御部とを収納する測量装置本体３を有し、前記広角カメラは、前記測距光の光軸２７から離反する方向に傾斜する撮像光軸５３と、入射した背景光６１の光軸を前記測距光の光軸から離反する方向に偏向させる偏向光学部材とを有し、前記撮像光軸は略延長線上に前記測量装置本体の機械中心３０が位置する様に構成された。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物に測距光を射出する発光素子を有する測距光射出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光素子を有する測距光受光部と、所定の画角で画像を取得する広角カメラと、前記測距光射出部と前記広角カメラとを制御し、前記受光素子に対する前記反射測距光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を演算する演算制御部とを収納する測量装置本体を有し、前記広角カメラは、前記測距光の光軸から離反する方向に傾斜する撮像光軸と、入射した背景光の光軸を前記測距光の光軸から離反する方向に偏向させる偏向光学部材とを有し、前記撮像光軸は略延長線上に前記測量装置本体の機械中心が位置する様に構成された測量装置。

【請求項2】

前記広角カメラは、前記偏向光学部材が前記測量装置本体の内壁に隣接して配置される様構成された請求項１に記載の測量装置。

【請求項3】

前記広角カメラは、前記背景光を集光する撮像レンズ群を更に有し、該撮像レンズ群は撮像レンズ前群と前記偏向光学部材とを有し、前記撮像レンズ前群は前記偏向光学部材よりも前記測定対象物側に配置された請求項２に記載の測量装置。

【請求項4】

前記広角カメラは、前記背景光を集光する撮像レンズ群を更に有し、該撮像レンズ群は撮像レンズ前群と前記偏向光学部材とを有し、該偏向光学部材は前記撮像レンズ前群よりも前記測定対象物側に配置された請求項２に記載の測量装置。

【請求項5】

前記広角カメラは、前記測距光の最も外側の光の光軸である軸外光線光軸が前記測距光の光軸と所定位置で交差する様に配置された請求項３又は請求項４に記載の測量装置。

【請求項6】

前記広角カメラは、隣接する広角カメラの画角が所定の範囲オーバラップする様に複数設けられ、各広角カメラの各撮像光軸の略延長線の交点が前記機械中心の位置と略合致する様に構成された請求項２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３次元座標を取得可能な測量装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

レーザスキャナやトータルステーション等の測量装置は、測定対象物として再帰反射性を有するプリズムを用いたプリズム測距、反射プリズムを用いないノンプリズム測距により測定対象物迄の距離を検出する光波距離測定装置を有している。

【0003】

又、測量装置、特にレーザスキャナには、測定点に色を付ける為、或は測定対象物の視準の為、カメラを有するものがある。然し乍ら、従来の測量装置の場合、光波距離測定装置の光軸とカメラの光軸との視差が大きい為、カメラで得られた画像のうちの半分程度しか測定点の色付けに用いることができなかった。

【0004】

この為、全周の点群データの色付けの為に大量の画像を取得する必要があり、処理時間の増加や処理負担の増大を招いていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＷＯ２０１７／０４２４０２号公報

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１８／０２１１３６７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、測定点に色付けが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、測定対象物に測距光を射出する発光素子を有する測距光射出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光素子を有する測距光受光部と、所定の画角で画像を取得する広角カメラと、前記測距光射出部と前記広角カメラとを制御し、前記受光素子に対する前記反射測距光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を演算する演算制御部とを収納する測量装置本体を有し、前記広角カメラは、前記測距光の光軸から離反する方向に傾斜する撮像光軸と、入射した背景光の光軸を前記測距光の光軸から離反する方向に偏向させる偏向光学部材とを有し、前記撮像光軸は略延長線上に前記測量装置本体の機械中心が位置する様に構成された測量装置に係るものである。

【0008】

又本発明は、前記広角カメラは、前記偏向光学部材が前記測量装置本体の内壁に隣接して配置される様構成された測量装置に係るものである。

【0009】

又本発明は、前記広角カメラは、前記背景光を集光する撮像レンズ群を更に有し、該撮像レンズ群は撮像レンズ前群と前記偏向光学部材とを有し、前記撮像レンズ前群は前記偏向光学部材よりも前記測定対象物側に配置された測量装置に係るものである。

【0010】

又本発明は、前記広角カメラは、前記背景光を集光する撮像レンズ群を更に有し、該撮像レンズ群は撮像レンズ前群と前記偏向光学部材とを有し、該偏向光学部材は前記撮像レンズ前群よりも前記測定対象物側に配置された測量装置に係るものである。

【0011】

又本発明は、前記広角カメラは、前記測距光の最も外側の光の光軸である軸外光線光軸が前記測距光の光軸と所定位置で交差する様に配置された測量装置に係るものである。

【0012】

更に又本発明は、前記広角カメラは、隣接する広角カメラの画角が所定の範囲オーバラップする様に複数設けられ、各広角カメラの各撮像光軸の略延長線の交点が前記機械中心の位置と略合致する様に構成された測量装置に係るものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、測定対象物に測距光を射出する発光素子を有する測距光射出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光素子を有する測距光受光部と、所定の画角で画像を取得する広角カメラと、前記測距光射出部と前記広角カメラとを制御し、前記受光素子に対する前記反射測距光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を演算する演算制御部とを収納する測量装置本体を有し、前記広角カメラは、前記測距光の光軸から離反する方向に傾斜する撮像光軸と、入射した背景光の光軸を前記測距光の光軸から離反する方向に偏向させる偏向光学部材とを有し、前記撮像光軸は略延長線上に前記測量装置本体の機械中心が位置する様に構成されたので、前記測距光と前記広角カメラとの視差を小さくし、前記画像中で測定点の色付けの為に使用可能な範囲を拡大可能とすることで、測定点の色付けの為に必要な画像枚数を低減でき、処理時間及び処理負担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】

【0014】

【図1】第１の実施例に係る測量装置を示す正断面図である。

【図2】第１の実施例に係る測量装置を示す平断面図である。

【図3】（Ａ）は第１の実施例に係る測量装置の斜視図であり、（Ｂ）は複数の広角カメラの配置を説明する説明図である。

【図4】第１の実施例に係る光学カメラの光学系を説明する構成図である。

【図5】第１の実施例の変形例に係る光学カメラの光学系を説明する構成図である。

【図6】第２の実施例に係る測量装置を示す平断面図である。

【図7】第２の実施例に係る光学カメラの光学系を説明する構成図である。

【図8】第３の実施例に係る測量装置を示す平断面図である。

【図9】第４の実施例に係る測量装置を示す平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

【0016】

先ず、図１～図３に於いて、本発明の第１の実施例に係る測量装置について説明する。

【0017】

測量装置１は、例えばレーザスキャナであり、三脚（図示せず）に取付けられる整準部２と、該整準部２に取付けられた測量装置本体３とから構成される。

【0018】

前記整準部２は整準ネジ１０を有し、該整準ネジ１０により前記測量装置本体３の整準を行う。

【0019】

該測量装置本体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ミラー１５と、操作部と表示部とを兼用する操作パネル１６と、演算制御部１７と、記憶部１８と、距離測定部１９と、複数の広角カメラ２１等を具備（収納）している。尚、前記演算制御部１７としては、本装置に特化したＣＰＵ、或は汎用ＣＰＵが用いられる。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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、前記測量装置本体３の座標系の原点となっている。

【0024】

前記托架部５には、凹部２２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２２内に延出し、前記一端部に前記走査ミラー１５が固着され、該走査ミラー１５は前記凹部２２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。

【0025】

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、前記走査ミラー１５は前記軸心１１ａを中心に回転される。

【0026】

前記走査ミラー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、検出信号は前記演算制御部１７に入力される。該演算制御部１７は、検出信号に基づき前記走査ミラー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。

【0027】

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は、前記記憶部１８に保存される。該記憶部１８としては、磁気記憶装置としてのＨＤＤ、光記憶装置としてのＣＤ、ＤＶＤ、半導体記憶装置としてのメモリカード、ＵＳＢメモリ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、或は図示しない通信手段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。

【0028】

前記記憶部１８には、測距作動を制御するシーケンスプログラム、測距作動により距離を演算する演算プログラム、水平角データ及び鉛直角データに基づき角度を演算する演算プログラム、距離と角度に基づき所望の測定点の３次元座標を演算するプログラム、複数の前記広角カメラ２１を制御する為の制御プログラム、複数の該広角カメラ２１で撮影された画像を合成する為の合成プログラム、演算された３次元座標と画像に基づき３次元座標付きの画像を作成する為の画像作成プログラム等の各種プログラムが格納される。又、前記演算制御部１７により各種プログラムが実行されることで、各種処理が実行される。

【0029】

前記操作パネル１６は、例えばタッチパネルであり、測距の指示や測定条件、例えば測定点間隔の変更等を行う操作部と、測距結果や画像等を表示する表示部とを兼用している。

【0030】

次に、図２を参照して、前記距離測定部１９について説明する。尚、図２中では、前記距離測定部１９を便宜上正面図として図示している。

【0031】

該距離測定部１９は、測距光射出部２３と測距光受光部２４と追尾光射出部２５と追尾光受光部２６とを有している。尚、前記測距光射出部２３と前記測距光受光部２４とにより測距部が構成され、前記追尾光射出部２５と前記追尾光受光部２６とにより追尾部が構成される。

【0032】

前記測距光射出部２３は、測距光軸２７を有している。又、前記測距光射出部２３は、発光側から順に、前記測距光軸２７上に設けられた発光素子２８、例えばレーザダイオード（ＬＤ）と、投光レンズ２９と、ダイクロイックミラー３１と、該ダイクロイックミラー１３の透過光軸上に設けられたミラー３２とを有している。又、該ミラー３２の反射光軸上に反射プリズム３３が設けられ、該反射プリズム３３の反射光軸上に前記走査ミラー１５が設けられている。更に、該走査ミラー１５の反射光軸上には、透明材料で形成され、該走査ミラー１５と一体に回転する窓部３４が設けられている。

【0033】

尚、前記投光レンズ２９、前記ダイクロイックミラー３１、前記ミラー３２、前記反射プリズム３３等は投光光学系を構成する。又、本実施例では、前記測距光軸２７と、前記ミラー３２で反射された前記測距光軸２７と、前記反射プリズム３３で反射された前記測距光軸２７とを総称して、該測距光軸２７としている。

【0034】

前記発光素子２８は、所定の波長の可視光又は近赤外光を測距光３５として射出する。又、前記投光レンズ２９は、前記発光素子２８から所定の広がり角で発せられた前記測距光３５を平行光束とする様構成されている。

【0035】

前記ダイクロイックミラー３１は、前記測距光３５を透過し、追尾光３６（後述）を反射する光学特性を有している。又、前記ダイクロイックミラー３１は、前記測距光３５と前記追尾光３６の共通光路上（前記測距光軸２７と追尾光軸３７（後述）の交差位置）に設けられ、前記追尾光軸３７が前記測距光軸２７と合致する様に前記追尾光軸３７を偏向（反射）する。従って、前記測距光３５と前記追尾光３６とは同軸で測定対象物に向って照射される。

【0036】

前記反射プリズム３３は、２つの台形状のプリズムを接合させて形成される。２つのプリズムが接合された状態では、前記反射プリズム３３は直方体形状となる。前記測距光３５の入射面は前記測距光軸２７に対して直交し、前記反射プリズム３３の接合面３８は前記測距光軸２７に対して所定角度傾斜している。更に、前記反射プリズム３３の射出面は、前記接合面３８で反射された前記測距光軸２７が僅かに、例えば２．５°程度傾斜して入射する様構成されている。従って、前記反射プリズム３３の射出面で内部反射された前記測距光３５が受光素子３９（後述）に受光されるのを防止している。尚、前記接合面３８の傾斜角は、前記測距光軸２７が受光光軸４１（後述）及び前記軸心１１ａと合致する様、前記測距光軸２７を偏向（反射）させる角度となっている。又、前記受光素子３９としては、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、或は同等の光電変換素子が用いられる。

【0037】

前記測距光受光部２４は、前記受光光軸４１を有している。又、前記測距光受光部２４は、受光側から順に、前記受光光軸４１上に設けられた前記受光素子３９と、受光プリズム４２を有すると共に、該受光プリズム４２で反射された前記受光光軸４１上に設けられた所定のＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）を有する受光レンズ４３を有している。

【0038】

前記受光プリズム４２は、分離面としてのダイクロイック膜４４を有している。前記受光プリズム４２は、測定対象物で反射された前記測距光３５（反射測距光４５）と、該反射測距光４５と同軸で入射した前記追尾光３６（反射追尾光４６）とを同一平面内で少なくとも１回内部反射させる様構成されている。又、前記ダイクロイック膜４４は、前記反射測距光４５を反射し、前記反射追尾光４６を透過する光学特性を有している。

【0039】

尚、前記受光プリズム４２、前記受光レンズ４３、前記反射プリズム３３等で受光光学系が構成される。又、本実施例では、前記受光光軸４１と、前記受光プリズム４２及び前記ダイクロイック膜４４で反射された前記受光光軸４１とを総称して、該受光光軸４１としている。

【0040】

前記追尾光射出部２５は、前記追尾光軸３７を有している。又、前記追尾光射出部２５は、発光側から順に、前記追尾光軸３７上に設けられた追尾発光素子４８、追尾投光レンズ４９、前記ダイクロイックミラー３１を有すると共に、該ダイクロイックミラー３１の反射光軸上に設けられた前記ミラー３２と、該ミラー３２の反射光軸上に設けられた前記反射プリズム３３とを有している。

【0041】

前記追尾発光素子４８は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）であり、前記測距光３５とは波長の異なる可視又は近赤外波長の前記追尾光３６を射出する様構成されている。又、前記追尾投光レンズ４９は、前記追尾発光素子４８から発せられた前記追尾光３６を僅かに発散させる様構成される。

【0042】

前記追尾光受光部２６は、追尾受光光軸５１を有している。又、前記追尾光受光部２６は、受光側から順に、前記追尾受光光軸５１上に設けられた追尾受光素子５２、受光プリズム４２及び該受光プリズム４２の反射光軸上に設けられた前記受光レンズ４３を有している。尚、本実施例では、前記追尾受光光軸５１と前記受光プリズム４２で反射された前記追尾受光光軸５１とを総称して、該追尾受光光軸５１としている。

【0043】

前記追尾受光素子５２は、画素の集合体であるＣＣＤ、或はＣＭＯＳセンサであり、各画素は前記追尾受光素子５２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、前記追尾受光素子５２の中心を原点とした画素座標を有し、該画素座標によって前記追尾受光素子５２上での位置が特定される。

【0044】

前記距離測定部１９は、前記演算制御部１７により制御される。前記発光素子２８から前記測距光軸２７上にパルス状の前記測距光３５が射出されると、該測距光３５は前記投光レンズ２９に入射する。該投光レンズ２９は、前記測距光３５を平行光束とする。

【0045】

前記投光レンズ２９、前記ダイクロイックミラー３１を透過し、前記ミラー３２で反射された前記測距光３５は、前記反射プリズム３３の入射面に対して直角に入射し、該反射プリズム３３内部を透過して前記接合面３８で前記受光光軸４１及び前記軸心１１ａと同軸になる様反射される。前記反射プリズム３３から射出される前記測距光３５は、前記走査ミラー１５によって直角に偏向され、前記窓部３４を介して測定対象物に照射される。前記走査ミラー１５が前記軸心１１ａを中心に回転することで、前記測距光３５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。

【0046】

尚、前記窓部３４は、該窓部３４で反射された前記測距光３５が前記受光素子３９に入射しない様、前記測距光軸２７の光軸に対して所定角度傾斜して設けられている。又、前記走査ミラー１５の前記測距光３５の反射位置、即ち該測距光３５の反射位置は、前記測量装置１の機械中心３０となる。

【0047】

測定対象物で反射された前記反射測距光４５は、前記走査ミラー１５で直角に反射され、前記受光レンズ４３及び前記受光プリズム４２を通過する過程で前記ダイクロイック膜４４に反射され、前記受光素子３９で受光される。

【0048】

前記演算制御部１７は、前記発光素子２８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）と光速に基づき、前記測距光３５の１パルス毎に測距を実行し（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）、測定対象物迄の距離を演算する。尚、前記発光素子２８の発光のタイミング、即ちパルス間隔は、前記操作パネル１６を介して変更可能となっている。又、測距結果と前記水平角エンコーダ９及び前記鉛直角エンコーダ１４で得られた水平角データ及び鉛直角データに基づき、測定対象物の３次元座標を演算できる。

【0049】

又、前記測距光３５を所定のパルス間隔で射出しつつ、前記托架部５と前記走査ミラー１５とをそれぞれ定速で回転させることで、該走査ミラー１５の鉛直方向の回転と、前記托架部５の水平方向の回転との協動により、前記測距光３５が２次元に走査される。又、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、測定対象物の３次元座標及び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。

【0050】

又、測距作動と並行して、追尾発光素子４８から前記測距光３５とは異なる波長の前記追尾光３６が射出されると、前記追尾投光レンズ４９で僅かに発散された後、前記ダイクロイックミラー３１により前記測距光３５と同軸となる様に偏向される。

【0051】

前記測距光３５と同軸で測定対象物に照射され、測定対象物で反射された前記反射追尾光４６は、前記受光レンズ４３及び前記受光プリズム４２を通過する過程で、前記ダイクロイック膜４４で前記反射測距光４５と分離され、前記ダイクロイック膜４４を透過して前記追尾受光素子５２で受光される。又、該追尾受光素子５２への前記反射追尾光４６の受光により、追尾像（図示せず）を得ることができる。

【0052】

前記演算制御部１７は、前記追尾受光素子５２の中心と、該追尾受光素子５２に対する前記反射追尾光４６の受光位置との位置偏差を演算し、該位置偏差に基づき、前記水平回転モータ８と前記鉛直回転モータ１３を駆動させ、測定対象物を追尾する様に構成される。

【0053】

次に、図２～図４に於いて、前記広角カメラ２１について説明する。該広角カメラ２１の撮像処理は前記演算制御部１７により制御される。

【0054】

図２に示される様に、前記広角カメラ２１の撮像光軸５３は、前記測距光軸２７から離反する方向に延出している。一方で、前記広角カメラ２１が受光可能な最も外側の光を示す軸外光線光軸５４は、前記測距光軸２７に近接する様に傾斜しており、所定の位置で前記測距光軸２７と交差する様になっている。従って、前記広角カメラ２１は、撮像範囲に前記測距光軸２７を含むこととなり、測定対象物に対する前記測距光３５の照射点を撮像可能となっている。即ち、前記広角カメラ２１を介して測定対象物の視準が可能に構成される。

【0055】

尚、前記広角カメラ２１の撮像範囲と前記測距光軸２７とは、前記機械中心３０から所定距離、例えば該機械中心３０から１ｍ程度離れた位置で交差する。即ち、前記広角カメラ２１は、前記機械中心３０から所定距離離れた位置よりも遠くに位置する測定対象物（前記測距光３５の照射点）を撮影可能となっている。

【0056】

又、図３（Ａ）に示される様に、前記広角カメラ２１は、前記測量装置本体３の外面に上下方向（前記軸心１１ａと直交する方向）に複数設けられている。尚、図３（Ａ）中では、３つの広角カメラ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設けられているが、前記広角カメラ２１は前記測量装置本体３の上下方向全周に亘って設けられている。

【0057】

前記撮像光軸５３の略延長線上には、前記機械中心３０が位置している。又、図３（Ｂ）に示される様に、該機械中心３０は、それぞれ各広角カメラ２１ａ～２１ｃの各撮像光軸５３ａ～５３ｃの略延長線上に位置し、且つ前記機械中心３０の位置は各撮像光軸５３ａ～５３ｃの交点と略合致している。

【0058】

ここで、略延長線上とは、前記撮像光軸５３と前記機械中心３０との最短距離が０（延長線上）から許容誤差の範囲内であることを意味する。略延長線上の定義については、以下の説明に於いても同様である。又、略合致とは、前記交点と前記機械中心３０との距離が０（合致）から許容誤差の範囲内であることを意味する。尚、前記許容誤差は、前記窓部３４の外径サイズの概ね１／３程度、例えば、前記窓部３４がφ４５ｍｍであれば１５ｍｍ程度となっている。

【0059】

又、前記広角カメラ２１は、上下方向に隣接する該広角カメラ２１と所定の画角だけオーバラップする様に配設されており、上下方向全周に亘って画像が取得可能となっている。又、各広角カメラ２１の画像を合成することで、全周画像が取得可能となっている。従って、前記広角カメラ２１は、前記測距光３５の走査範囲全域の画像を取得することができる。

【0060】

尚、前記走査ミラー１５の回転位置、即ち前記測距光３５の照射方向と前記広角カメラ２１が対応付けられており、前記測距光３５の照射方向に対応した前記広角カメラ２１の画像が使用される様に構成されている。

【0061】

次に、図４を参照して、前記広角カメラ２１の光学系について説明する。該広角カメラ２１は、測定対象物側から順に、前記撮像光軸５３上に設けられた保護ガラス５５、撮像レンズ前群５６、偏向光学部材としての三角プリズム５７、該三角プリズム５７の反射光軸上に設けられた撮像レンズ後群５８、撮像素子５９を有している。尚、前記撮像レンズ前群５６、前記三角プリズム５７、前記撮像レンズ後群５８で撮像レンズ群が構成される。

【0062】

前記撮像レンズ前群５６は広角レンズであり、所定の広画角、例えば対角で８０°の範囲の背景光（外光）６１を集光する様に構成されている。又、前記三角プリズム５７は、前記背景光６１を前記測距光軸２７から離反する方向に９０°偏向する様に構成されている。更に、前記撮像レンズ後群５８は、前記三角プリズム５７に偏向された前記背景光６１を前記撮像素子５９に結像させ、画像が取得される。

【0063】

尚、前記三角プリズム５７の反射面が前記凹部２２の内壁に隣接する様に、即ち前記測量装置本体３の内壁に隣接する様に、前記広角カメラ２１が配置される。又、前記撮像レンズ群の入射瞳位置６２が、前記広角カメラ２１の視野の基準となる位置となる。前記入射瞳位置６２と前記機械中心３０との位置関係（距離及び方向）は既知となっている。

【0064】

該撮像素子５９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５３を原点とした画素座標を有し、該画素座標によって前記撮像素子５９上での位置が特定される。又、前記撮像光軸５３と前記入射瞳位置６２との位置関係（距離と方向）が既知であるので、前記距離測定部１９よる測距位置と前記撮像素子５９上での位置（画素）との相互関連付けが可能である。前記撮像素子５９からの画像信号と画素に関連付けられた座標情報は前記演算制御部１７を介して前記記憶部１８へと格納される。

【0065】

前記演算制御部１７は、前記走査ミラー１５の鉛直回転を介して前記測距光３５を回転照射させると共に、前記測量装置本体を水平回転させ測定対象物の３次元点群データを取得する。又、３次元点群データの取得と平行して、各広角カメラ２１により画像を取得する。

【0066】

前記演算制御部１７は、各広角カメラ２１の取得した画像と、前記機械中心３０と前記入射瞳位置６２との既知の位置関係に基づき、前記測距光３５の各照射位置に色情報を付与し、色情報付きの点群データが作成することができる。或は、各広角カメラ２１が取得した画像と点群データとを合成し、画素毎に位置情報が付与された画像を作成することができる。作成された点群データ又は画像は、前記記憶部１８に格納される。

【0067】

上述の様に、第１の実施例では、前記広角カメラ２１の前記撮像光軸５３の略延長線上に前記機械中心３０が位置する様、前記広角カメラ２１を配置しているので、前記距離測定部１９による測距と前記広角カメラ２１による撮像との視差を低減することができる。

【0068】

従って、前記広角カメラ２１で撮像される画像中で、前記測量装置１で取得された点群の色付けの為に使用できる範囲を増加させることができるので、全周の点群データの色付けの為に必要な画像枚数を低減でき、処理時間及び処理負担の低減を図ることができる。

【0069】

又、前記広角カメラ２１が前記三角プリズム５７を有し、入射した前記背景光６１を前記三角プリズム５７により前記測距光軸２７から離反する方向に９０°偏向し、前記撮像素子５９に受光させる様構成されている。

【0070】

従って、前記三角プリズム５７により偏向された光路長だけ、即ち該三角プリズム５７の反射面から前記撮像レンズ前群５６の焦点位置迄の光路長だけ前記入射瞳位置６２を前記機械中心３０に近づけることができるので、前記距離測定部１９と前記広角カメラ２１との視差を更に小さくすることができる。

【0071】

又、前記広角カメラ２１の前記軸外光線光軸５４が前記測距光軸２７と交差する様に、前記広角カメラ２１が配置されている。従って、該広角カメラ２１を前記測量装置１の視準部として使用できるので、視準部を別途設ける必要がなく、部品点数の低減及び製造コストの低減を図ることができる。

【0072】

図５は、第１の実施例の変形例を示している。該変形例では、偏向光学部材として、前記三角プリズム５７に代えて板状のミラー６３を用いている。又、前記広角カメラ２１は、前記凹部２２の内壁、即ち前記測量装置本体３の内壁に隣接して配置される。

【0073】

該ミラー６３を用いた場合も、前記撮像光軸５３の略延長線上に前記機械中心３０を位置させることができる。又、前記ミラー６３により背景光６１を測距光軸２７から離反する方向に９０°偏向（反射）させる様構成されているので、前記ミラー６３の反射面から前記撮像レンズ前群５６の焦点位置迄の光路長だけ前記入射瞳位置６２を前記機械中心３０に近づけることができ、前記距離測定部１９と前記広角カメラ２１との視差を小さくすることができる。

【0074】

次に、図６、図７に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図６、図７中、図２、図４中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

【0075】

第２の実施例に於いては、偏向光学部材として、五角形のペンタプリズム６４を用いている。その他の構成については、第１の実施例と同様である。

【0076】

前記ペンタプリズム６４は、入射角０°で背景光６１を入射させる入射面６４ａと、前記背景光６１を前記ペンタプリズム６４内で測距光軸２７から離反する方向に６０°反射（偏向）させる反射面６４ｂと、該反射面６４ｂで反射された前記背景光６１を入射角０°で入射させ、射出する射出面６４ｃとを有している。

【0077】

又、前記ペンタプリズム６４は、前記入射面６４ａと前記反射面６４ｂとの間に形成される隣接面６４ｄを有し、広角カメラ２１は、前記隣接面６４ｄが凹部２２の内壁、即ち測量装置本体３の内壁と隣接する様に、又撮像光軸５３の略延長線上に機械中心３０が位置する様に配置される。

【0078】

撮像レンズ前群５６を介して前記入射面６４ａに入射した前記背景光６１は、前記反射面６４ｂで６０°反射され、前記射出面６４ｃから撮像レンズ後群５８に向って射出される様構成される。

【0079】

第２の実施例に於いては、偏向光学部材として前記ペンタプリズム６４を用いており、前記隣接面６４ｄを前記凹部２２の内壁に隣接させた状態で前記広角カメラ２１を配置することができるので、前記撮像光軸５３の略延長線上に前記機械中心３０を位置させつつ、入射瞳位置６２を第１の実施例よりも更に前記機械中心３０に近づけることができる。

【0080】

従って、距離測定部１９と前記広角カメラ２１との視差をより低減することができ、点群の色付けに使用可能な画像の範囲を更に増加させることができるので、全周の点群データの色付けの為に必要な画像枚数を更に低減でき、処理時間及び処理負担の低減を図ることができる。

【0081】

次に、図８に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図８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。

【0082】

第３の実施例では、広角カメラ２１は、測定対象物側から順に、撮像光軸５３上に設けられた偏向光学部材としての三角プリズム６５、撮像レンズ前群５６、撮像レンズ後群５８、撮像素子５９を有しており、前記撮像光軸５３の略延長線上に機械中心３０が位置している。即ち、第３の実施例では、前記三角プリズム６５と前記撮像レンズ前群５６の位置が第１の実施例と逆になっている。その他の構成は第１の実施例と同様である。又、前記広角カメラ２１は、前記三角プリズム６５が凹部２２の内壁に隣接する様に、即ち測量装置本体３の内壁に隣接する様に配置される。

【0083】

第３の実施例では、前記三角プリズム６５が背景光６１を測距光軸２７から離反する方向に偏向する様構成されていると共に、前記三角プリズム６５の反射面より後方に前記撮像レンズ後群５８が配置されている為、第１の実施例より入射瞳位置６２を前記機械中心３０に更に近づけることができ、距離測定部１９と前記広角カメラとの視差を更に小さくすることができる。

【0084】

従って、点群の色付けに使用可能な前記広角カメラ２１の画像の範囲を更に増加させることができるので、全周の点群データの色付けの為に必要な画像枚数を更に低減でき、処理時間及び処理負担の低減を図ることができる。

【0085】

次に、図９に於いて、本発明の第４の実施例について説明する。尚、図９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。

【0086】

第４の実施例では、広角カメラ２１は、測定対象物側から順に、撮像光軸５３上に設けられた保護ガラス６６、偏向光学部材としてのミラー６７、撮像レンズ前群５６、撮像レンズ後群５８、撮像素子５９を有しており、前記撮像光軸５３の略延長線上に機械中心３０が位置している。

【0087】

第４の実施例では、前記広角カメラ２１は、前記保護ガラス６６が測量装置本体３から突出しない様に、又前記ミラー６７が凹部２２の内壁即ち測量装置本体３の内壁と隣接する様に、更に撮像光軸５３の略延長線上に機械中心３０が位置する様に配置されている。従って、前記撮像光軸５３は測距光軸２７に対して大きく離反する方向に傾斜し、軸外光線光軸５４は前記測距光軸２７とは交差しない。

【0088】

一方で、前記ミラー６７が背景光６１を測距光軸２７から離反する方向に反射させると共に、前記ミラー６７の反射面より後方に前記撮像レンズ後群５８が配置されている為、の焦点位置迄の距離が長くなるので、前記入射瞳位置６２を前記機械中心３０により近づけることができる。従って、距離測定部１９と前記広角カメラ２１との視差を小さくすることができ、全周の点群データの色付けの為に必要な前記広角カメラ２１の画像枚数を低減し、処理時間及び処理負担の低減を図ることができる。

【符号の説明】

【0089】

１ 測量装置
３ 測量装置本体
１７ 演算制御部
２１ 広角カメラ
２３ 測距光射出部
２４ 測距光受光部
２７ 測距光軸
３５ 測距光
４５ 反射測距光
５３ 撮像光軸
５４ 軸外光線光軸
５６ 撮像レンズ前群
５７ 三角プリズム
６１ 背景光
６２ 入射瞳位置
６３ ミラー
６４ ペンタプリズム
６５ 三角プリズム
６７ ミラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】