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特開2024-51640点群情報生成システム、点群情報生成システムの制御方法及び点群情報生成システムの制御プログラム
(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】P2024051640
(43)【公開日】2024-04-11
(54)【発明の名称】点群情報生成システム、点群情報生成システムの制御方法及び点群情報生成システムの制御プログラム
(51)【国際特許分類】
G01C 15/00 20060101AFI20240404BHJP
G06F 3/01 20060101ALI20240404BHJP
G06F 3/04842 20220101ALI20240404BHJP
【ＦＩ】
G01C15/00 103Z
G06F3/01 510
G06F3/01 570
G06F3/04842
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022157916
(22)【出願日】2022-09-30
(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】100098796
【弁理士】
【氏名又は名称】新井 全
(74)【代理人】
【識別番号】100121647
【弁理士】
【氏名又は名称】野口 和孝
(74)【代理人】
【識別番号】100187377
【弁理士】
【氏名又は名称】芳野 理之
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 剛
(72)【発明者】
【氏名】山田 光晴
【テーマコード（参考）】
5E555
【Ｆターム（参考）】
5E555AA08
5E555AA64
5E555BA02
5E555BA08
5E555BB02
5E555BB08
5E555BC04
5E555BE17
5E555CA42
5E555CB21
5E555CB66
5E555CC05
5E555DA08
5E555DB03
5E555DB06
5E555DB51
5E555DC09
5E555DC19
5E555EA22
5E555FA00
(57)【要約】
【課題】簡易且つ迅速に所望の対象物について点群情報を生成することができると共に、容易且つ迅速に点群情報を修正することができる点群情報生成システム等を提供すること。
【解決手段】対象物６００の３次元点群情報を生成する点群情報生成装置１と、使用者が装着可能なＸＲ（クロスリアリティ）生成装置１００と、を備え、ＸＲ生成装置は、少なくとも使用者の視線に対応した撮像情報を取得する撮像部１１１ａと、表示部１１３を備え、表示部に表示された対象物についての実行指示情報に基づいて、点群情報生成装置が実行指示情報で特定された対象物について３次元点群情報を生成すると共に、生成された対象物についての３次元点群情報を表示部に対象物と共に表示する点群情報生成システム５００。
【選択図】 図１
【解決手段】対象物６００の３次元点群情報を生成する点群情報生成装置１と、使用者が装着可能なＸＲ（クロスリアリティ）生成装置１００と、を備え、ＸＲ生成装置は、少なくとも使用者の視線に対応した撮像情報を取得する撮像部１１１ａと、表示部１１３を備え、表示部に表示された対象物についての実行指示情報に基づいて、点群情報生成装置が実行指示情報で特定された対象物について３次元点群情報を生成すると共に、生成された対象物についての３次元点群情報を表示部に対象物と共に表示する点群情報生成システム５００。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物の３次元点群情報を生成する点群情報生成装置と、
使用者が装着可能なＸＲ（クロスリアリティ）生成装置と、を備える点群情報生成システムであって、
前記ＸＲ生成装置は、少なくとも前記使用者の視線に対応した撮像情報を取得する撮像部と、
表示部を備え、
前記表示部に表示された前記対象物についての実行指示情報に基づいて、前記点群情報生成装置が前記実行指示情報で特定された前記対象物について３次元点群情報を生成すると共に、生成された前記対象物についての前記３次元点群情報を前記表示部に前記対象物と共に表示することを特徴とする点群情報生成システム。
使用者が装着可能なＸＲ（クロスリアリティ）生成装置と、を備える点群情報生成システムであって、
前記ＸＲ生成装置は、少なくとも前記使用者の視線に対応した撮像情報を取得する撮像部と、
表示部を備え、
前記表示部に表示された前記対象物についての実行指示情報に基づいて、前記点群情報生成装置が前記実行指示情報で特定された前記対象物について３次元点群情報を生成すると共に、生成された前記対象物についての前記３次元点群情報を前記表示部に前記対象物と共に表示することを特徴とする点群情報生成システム。
【請求項2】
前記点群情報システムの前記実行指示情報に基づいて特定された前記対象物の部分について前記３次元点群情報を生成し、前記実行情報に基づいて生成された前記３次元点群情報を修正することを特徴とする請求項１に記載の点群情報生成システム。
【請求項3】
前記点群情報生成装置は、点群情報を生成するための測距光を射出すると共に、前記測距光の射出方向を偏向する光軸偏向部を有し、前記光軸偏向部で前記測距光を偏向することで、前記測距光を前記対象物の部分のみに照射させる構成となっていることを特徴とする請求項２に記載の点群情報生成システム。
【請求項4】
前記点群情報システムに関する設計図情報を、前記表示部に表示する構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の点群情報生成システム。
【請求項5】
前記点群情報システムに関する設計図情報を、前記表示部に表示する構成となっていることを特徴とする請求項２に記載の点群情報生成システム。
【請求項6】
前記点群情報システムに関する設計図情報を、前記表示部に表示する構成となっていることを特徴とする請求項３に記載の点群情報生成システム。
【請求項7】
対象物の３次元点群情報を生成する点群情報生成装置と、使用者が装着可能なＸＲ生成装置とを備える点群情報生成システムの制御方法であって、
前記ＸＲ生成装置の撮像部は、前記使用者の視線に対応した撮像情報を取得し、
前記表示部に表示された前記対象物についての実行指示情報に基づいて、前記点群情報生成装置が前記実行指示情報で特定された前記対象物について３次元点群情報を生成し、
生成された前記対象物についての前記３次元点群情報を前記表示部に前記対象物と共に表示することを特徴とする点群情報生成システムの制御方法。
前記ＸＲ生成装置の撮像部は、前記使用者の視線に対応した撮像情報を取得し、
前記表示部に表示された前記対象物についての実行指示情報に基づいて、前記点群情報生成装置が前記実行指示情報で特定された前記対象物について３次元点群情報を生成し、
生成された前記対象物についての前記３次元点群情報を前記表示部に前記対象物と共に表示することを特徴とする点群情報生成システムの制御方法。
【請求項8】
対象物の３次元点群情報を生成する点群情報生成装置と、使用者が装着可能なＸＲ現実生成装置とを備える点群情報生成システムに、
前記ＸＲ生成装置の撮像部が前記使用者の視線に対応した撮像情報を取得し、前記表示部に表示された前記対象物についての実行指示情報に基づいて、前記点群情報生成装置が前記実行指示情報で特定された前記対象物について３次元点群情報を生成する機能、
生成された前記対象物についての前記３次元点群情報を前記表示部に前記対象物と共に表示する機能、を実現させることを特徴とする点群情報生成システムの制御プログラム。
前記ＸＲ生成装置の撮像部が前記使用者の視線に対応した撮像情報を取得し、前記表示部に表示された前記対象物についての実行指示情報に基づいて、前記点群情報生成装置が前記実行指示情報で特定された前記対象物について３次元点群情報を生成する機能、
生成された前記対象物についての前記３次元点群情報を前記表示部に前記対象物と共に表示する機能、を実現させることを特徴とする点群情報生成システムの制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、対象物の点群情報を取得する点群情報生成システム、点群情報生成システムの制御方法及び点群情報生成システムの制御プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、土木や建築現場等で、例えば、建築物の形状等を把握するとき、３次元スキャナ装置がレーザ等を照射し、対象物である建築物等の３次元形状を点群データとして取得することが提案されている（例えば、特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－６６５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、実際の現場では、建築物全体ではなく、その一部の１本の柱等の対象について点群データを取得したい等の要望がある。
この場合、スキャナ装置を操作し、その建築物エリア全体あるいは一定のエリアのデータを取得し、柱等のみの点群データとする必要があり、対象エリアにレーザ照射し、点群取得後、特定の対象である１本の柱等のみの点群にするために、後処理にて不要な点群を除去してデータの編集等を行うため、必要な柱の点群データを取得するには、手間がかかり、また時間や熟練が必要で、大幅なコスト増となるという問題があった。
この場合、スキャナ装置を操作し、その建築物エリア全体あるいは一定のエリアのデータを取得し、柱等のみの点群データとする必要があり、対象エリアにレーザ照射し、点群取得後、特定の対象である１本の柱等のみの点群にするために、後処理にて不要な点群を除去してデータの編集等を行うため、必要な柱の点群データを取得するには、手間がかかり、また時間や熟練が必要で、大幅なコスト増となるという問題があった。
【0005】
そこで、本発明は、簡易且つ迅速に所望の対象物について点群情報を生成することができると共に、容易且つ迅速に点群情報を修正することができる点群情報生成システム、点群情報生成システムの制御方法及び点群情報生成システムの制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記目的は、本発明によれば、対象物の３次元点群情報を生成する点群情報生成装置と、使用者が装着可能なＸＲ（クロスリアリティ）生成装置と、を備える点群情報生成システムであって、前記ＸＲ生成装置は、少なくとも前記使用者の視線に対応した撮像情報を取得する撮像部と、表示部を備え、前記表示部に表示された前記対象物についての実行指示情報に基づいて、前記点群情報生成装置が前記実行指示情報で特定された前記対象物について３次元点群情報を生成すると共に、生成された前記対象物についての前記３次元点群情報を前記表示部に前記対象物と共に表示することを特徴とする点群情報生成システムにより達成される。
【0007】
前記構成によれば、使用者はＸＲ生成装置を装着して、対象物について実行指示情報を入力するだけで、点群情報生成装置は、自動的に対象物について点群情報を生成することができる。
したがって、簡易且つ迅速に所望の対象物について点群情報を生成することができる。
また、前記構成によれば、生成された前記対象物についての前記３次元点群情報を前記表示部に前記対象物と共に表示するので、前記XR生成装置の利用者は、表示部に表示された対象物の３次元点群情報を対象物と比較しながら修正等することができ、より精度の高い３次元点群情報を取得することができる。
したがって、簡易且つ迅速に所望の対象物について点群情報を生成することができる。
また、前記構成によれば、生成された前記対象物についての前記３次元点群情報を前記表示部に前記対象物と共に表示するので、前記XR生成装置の利用者は、表示部に表示された対象物の３次元点群情報を対象物と比較しながら修正等することができ、より精度の高い３次元点群情報を取得することができる。
【0008】
好ましくは、前記点群情報システムの前記実行指示情報に基づいて特定された前記対象物の部分について前記３次元点群情報を生成し、前記実行情報に基づいて生成された前記３次元点群情報を修正することを特徴とする。
【0009】
前記構成によれば、実行指示情報に基づいて対象物の部分を指定することで、簡易且つ迅速に対象物の部分についてのみ３次元点群情報を生成することができる。
また、前記構成によれば、前記実行情報に基づいて生成された前記３次元点群情報を修正するので、例えば、３次元点群情報の部分的削除や追加等の修正を精度良く行うことが可能となる。
また、前記構成によれば、前記実行情報に基づいて生成された前記３次元点群情報を修正するので、例えば、３次元点群情報の部分的削除や追加等の修正を精度良く行うことが可能となる。
【0010】
好ましくは、前記点群情報生成装置は、点群情報を生成するための測距光を射出すると共に、前記測距光の射出方向を偏向する光軸偏向部を有し、前記光軸偏向部で前記測距光を偏向することで、前記測距光を前記対象物の部分のみに照射させる構成となっていることを特徴とする。
【0011】
前記構成によれば、実行指示情報に基づいて特定された対象物の部分に向かって、点群情報生成装置の光軸偏向部が測距光を偏向し、照射させることで、精度良く、対象物の部分についてのみ３次元点群情報を生成することができる。
【0012】
好ましくは、前記点群情報システムに関する設計図情報を、前記表示部に表示する構成となっていることを特徴とする。
【0013】
前記構成によれば、未だ存在しない設計図上の構造物等の周辺等を範囲指定し、３次元点群情報を取得することができる。
また、実際に建築現場等に部材等を設置した後に設計図情報と比較して検査をする際、検査をする部材等を設計図情報上で指定し、実際の空間に設置されたものの３次元点群情報を取得することで、直感的に検査対象等を指定等することが可能となる。
さらに、設計図上の部材等の位置が、設置予定場所等と異なり「ズレ」ている場合、この異なっている量を視認しながら、設置完了前に３次元点群情報を取得することで、完成後の設置位置等まで変更する等の作業が容易且つ迅速にすることができる。
また、実際に建築現場等に部材等を設置した後に設計図情報と比較して検査をする際、検査をする部材等を設計図情報上で指定し、実際の空間に設置されたものの３次元点群情報を取得することで、直感的に検査対象等を指定等することが可能となる。
さらに、設計図上の部材等の位置が、設置予定場所等と異なり「ズレ」ている場合、この異なっている量を視認しながら、設置完了前に３次元点群情報を取得することで、完成後の設置位置等まで変更する等の作業が容易且つ迅速にすることができる。
【0014】
前記目的は、本発明によれば、対象物の３次元点群情報を生成する点群情報生成装置と、使用者が装着可能なＸＲ生成装置とを備える点群情報生成システムの制御方法であって、前記ＸＲ生成装置の撮像部は、前記使用者の視線に対応した撮像情報を取得し、前記表示部に表示された前記対象物についての実行指示情報に基づいて、前記点群情報生成装置が前記実行指示情報で特定された前記対象物について３次元点群情報を生成し、生成された前記対象物についての前記３次元点群情報を前記表示部に前記対象物と共に表示することを特徴とする点群情報生成システムの制御方法により達成される。
【0015】
前記目的は、本発明によれば、対象物の３次元点群情報を生成する点群情報生成装置と、使用者が装着可能なＸＲ現実生成装置とを備える点群情報生成システムに、前記ＸＲ生成装置の撮像部が前記使用者の視線に対応した撮像情報を取得し、前記表示部に表示された前記対象物についての実行指示情報に基づいて、前記点群情報生成装置が前記実行指示情報で特定された前記対象物について３次元点群情報を生成する機能、生成された前記対象物についての前記３次元点群情報を前記表示部に前記対象物と共に表示する機能、を実現させることを特徴とする点群情報生成システムの制御プログラムにより達成される。
【発明の効果】
【0016】
本発明は、簡易且つ迅速に所望の対象物について点群情報を生成することができると共に、容易且つ迅速に点群情報を修正することができる点群情報生成システム、点群情報生成システムの制御方法及び点群情報生成システムの制御プログラムを提供することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本実施の形態に係る「点群情報生成システム５００」の主な構成を示す概略図である。
【図8】点群情報生成システム５００の動作例を示す概略フローチャートである。
【図9】点群情報生成システム５００の動作例を示す他の概略フローチャートである。
【図10】光軸偏向部３５等が局所スキャンを行う際のスキャンパターンの一例を示す概略説明図である。
【図11】光軸偏向部３５等が局所スキャンを行う際のスキャンパターンの一例を示す他の概略説明図である。
【図12】ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して視認できる柱６００とＡ地点乃至Ｂ地点の３次元点群データを重ね合わせて表示した状態を示す概略説明図である。
【図13】誤って柱６００の地点Ａ乃至地点Ｂ以外の突起Ｃも含めて３次元点群データを生成した場合を示す概略説明図である。
【図14】作業者Ｐが、柱６００の地点Ａ乃至地点Ｂの間を十分に指定できなかった場合を示す概略説明図である。
【図15】（Ａ）（Ｂ）は、対象エリアを分割して指定し、３次元点群データを生成する工程を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【0019】
図１は、本実施の形態に係る「点群情報生成システム５００」の主な構成を示す概略図である。
図１に示すように、点群情報生成システム５００は、点群情報生成装置の一例である「測量装置１」、ＸＲ生成装置の一例である「ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１００」を有している。
ここで、ＸＲ（クロスリアリティ）とは、「ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ（仮想現実））」「ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ（拡張現実））」及び「ＭＲ（Ｍｉｘｅｄ ｒｅａｌｉｔｙ（複合現実））を含む概念であり、本実施の形態では、ＭＲを例に以下説明する。
したがって、本発明のＸＲ生成装置は、本実施の形態のＭＲのみならずＶＲ、ＡＲ等も含まれる。
図１に示すように、点群情報生成システム５００は、点群情報生成装置の一例である「測量装置１」、ＸＲ生成装置の一例である「ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１００」を有している。
ここで、ＸＲ（クロスリアリティ）とは、「ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ（仮想現実））」「ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ（拡張現実））」及び「ＭＲ（Ｍｉｘｅｄ ｒｅａｌｉｔｙ（複合現実））を含む概念であり、本実施の形態では、ＭＲを例に以下説明する。
したがって、本発明のＸＲ生成装置は、本実施の形態のＭＲのみならずＶＲ、ＡＲ等も含まれる。
【0020】
この測量装置１は、スキャニング等を行うことで対象物（例えば、柱６００等）の３次元点群情報を生成するレーザスキャナ３等を有している。
また、ヘッドマウントディスプレイ１００は、本システム５００の使用者（例えば、作業者Ｐ）が頭部に装着する構成となっている。
また、ヘッドマウントディスプレイ１００は、本システム５００の使用者（例えば、作業者Ｐ）が頭部に装着する構成となっている。
【0021】
測量装置１は、図１に示すように、レーザスキャナ３を有し、レーザスキャナ３は、レーザ光を照射し受光することで３次元の点群データを取得することができると共に、特定の測定点について測距することもできる。
【0022】
すなわち、図１の柱６００等の対象物の３次元の点群データと、レーザスキャナ３と柱６００との距離データを取得可能な構成となっている。
また、レーザスキャナ３は、ヘッドマウントディスプレイ１００との距離データ等も取得可能な構成となっている。
また、レーザスキャナ３は、ヘッドマウントディスプレイ１００との距離データ等も取得可能な構成となっている。
【0023】
（ヘッドマウントディスプレイ１００の主な構成等）
以下、これらヘッドマウントディスプレイ１００及び測量装置１等の構成について詳述する。
本実施の形態のヘッドマウントディスプレイ１００は、例えば、複合現実（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）用の器機である。
具体的には、透過型のＨＤＭ側ディスプレイ１１３（表示部の一例）に現実世界の情報を透過させ。その座標情報を生成することができると共に、コンピュータ等で作成した仮想世界の情報等も融合して表示させることができる構成となっている。
以下、これらヘッドマウントディスプレイ１００及び測量装置１等の構成について詳述する。
本実施の形態のヘッドマウントディスプレイ１００は、例えば、複合現実（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）用の器機である。
具体的には、透過型のＨＤＭ側ディスプレイ１１３（表示部の一例）に現実世界の情報を透過させ。その座標情報を生成することができると共に、コンピュータ等で作成した仮想世界の情報等も融合して表示させることができる構成となっている。
【0024】
本実施の形態では、後述のように、ヘッドマウントディスプレイ１００は、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３に現実世界である柱６００等と、この柱６００の部分の３次元点群データを合成して表示することが可能な構成となっている。
【0025】
具体的には、図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１００は、作業者Ｐの頭部に装着される「本体部１１０」と、作業者Ｐの両眼に対して向かい合うように配置される「ＨＭＤ側ディスプレイ１１３」と、作業者Ｐの視線に沿って配置される撮像部である例えば、２つの「ＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂ」と、を備えている。また、光源であるＨＭＤ側照明部１１２も有している。
【0026】
そして、この２つのＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂは、作業者Ｐの視線と同じ方向を向いて設置され、この２つのＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂで撮像した撮像情報は、作業者Ｐの視線及び視界と同様となる。
そして、ＨＭＤ側ディスプレイ１１３は「透過型」となっているため、作業者Ｐは、同ディスプレイ１１３を透過して対象を見ることができる構成となっている。
そして、ＨＭＤ側ディスプレイ１１３は「透過型」となっているため、作業者Ｐは、同ディスプレイ１１３を透過して対象を見ることができる構成となっている。
【0027】
また、ＨＭＤ側照明部１１２は、作業者Ｐの視線と同じ方向に光を照射する構成となっているが、ＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂとは異なった角度で配置されている。
そして、ＨＭＤ側照明部１１２は、様々なパターン光を照射する構成ともなっており、照射した光の歪みを計測することで、「奥行き」を測定することが可能な構成となっている。
そして、ＨＭＤ側照明部１１２は、様々なパターン光を照射する構成ともなっており、照射した光の歪みを計測することで、「奥行き」を測定することが可能な構成となっている。
【0028】
したがって、この２つＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂで作業者Ｐの視線と同じ方向に配置される対象物（例えば、柱６００）を撮像し、この柱６００にＨＭＤ側照射部１１２が光を照射すると、「構造化照明」の手法を用いて柱６００の立体的な３次元座標データである「ＨＭＤ側座標データ（ＭＲ座標データ）」を生成することができる構成となっている。
また、この「ＨＭＤ側座標データ」の基準は、ＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂの座標位置となる。
また、この「ＨＭＤ側座標データ」の基準は、ＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂの座標位置となる。
【0029】
なお、本実施の形態では、「構造化照明」の手法で３次元データを生成したが、本発明は、これに限らず、「２つのカメラ」のみで「３次元データ」を生成する場合や、光源から照射された光がカメラに戻ってくるまでに時間から「３次元データ」を生成する「TｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）の手法でデータを生成する場合も含まれる。
また、本発明は本実施の形態と異なり、光学式カメラと深度センサをヘッドマウントディスプレイに配置し、カメラから赤外線を照射して物体に反射させ、反射した赤外線が戻るまでに時間を計測することで物体の深度（奥行き）を計算する構成としても構わない。
また、本発明は本実施の形態と異なり、光学式カメラと深度センサをヘッドマウントディスプレイに配置し、カメラから赤外線を照射して物体に反射させ、反射した赤外線が戻るまでに時間を計測することで物体の深度（奥行き）を計算する構成としても構わない。
【0030】
（測量装置１の主な構成等）
以下、測量装置１の構成について詳述する。
図１に示すＯは光軸が偏向されていない状態での測距光軸を示 し、この時の測距光軸を基準光軸とする。
測量装置１は、主に支持装置としての三脚２、レーザスキャナ３、操作装置４、回転台５から構成される。
回転台５は三脚２の上端に取付けられ、回転台５にレーザスキャナ３が横回転可能及び縦回転可能に取付けられる。
以下、測量装置１の構成について詳述する。
図１に示すＯは光軸が偏向されていない状態での測距光軸を示 し、この時の測距光軸を基準光軸とする。
測量装置１は、主に支持装置としての三脚２、レーザスキャナ３、操作装置４、回転台５から構成される。
回転台５は三脚２の上端に取付けられ、回転台５にレーザスキャナ３が横回転可能及び縦回転可能に取付けられる。
【0031】
また、回転台５は、レーザスキャナ３の横方向の回転角（水平方向の回転角）を検出する機能を有している。
回転台５には横方向に延びるレバー７が設けられる。レバー７の操作により、レーザスキャナ３を上下方向（鉛直方向）、又は横方向（水平方向）に回転させることができ、又所要の姿勢で固定することも可能となっている。
また、レーザスキャナ３自体にも水平に回転できる機構を有し、対象物を追尾するための自動回転可能な機構も備わっている。
回転台５には横方向に延びるレバー７が設けられる。レバー７の操作により、レーザスキャナ３を上下方向（鉛直方向）、又は横方向（水平方向）に回転させることができ、又所要の姿勢で固定することも可能となっている。
また、レーザスキャナ３自体にも水平に回転できる機構を有し、対象物を追尾するための自動回転可能な機構も備わっている。
【0032】
レーザスキャナ３は、後述する測距部、姿勢検出部を内蔵し、測距部は測距光を測定対象物、或は測定範囲に射出し、反射測距光を受光して測距を行う。また、姿勢検出部は、レーザスキャナ３の鉛直（又は水平）に対する姿勢を高精度に検出可能である。
【0033】
操作装置４は、レーザスキャナ３との間で有線、無線等所要の手段を介して通信を行う通信機能を有する。
レーザスキャナ３からは、画像、測定状態、測定結果等が操作装置４に送信され、該画像、測定状態、測定結果等が、操作装置４に記憶されるようになっている。
レーザスキャナ３からは、画像、測定状態、測定結果等が操作装置４に送信され、該画像、測定状態、測定結果等が、操作装置４に記憶されるようになっている。
【0034】
図２は、図１のレーザスキャナ３の主な構成と示す概略図である。
図２に示すように、レーザスキャナ３は、測距光射出部１１、受光部１２、測距演算部１３、撮像部１４（カメラ）、射出方向検出部１５、モータドライバ１６、姿勢検出部１７、第１通信部１８、演算制御部１９、第１記憶部２０、撮像制御部２１、画像処理部２２を具備し、これらは筐体９に収納され、一体化されている。
図２に示すように、レーザスキャナ３は、測距光射出部１１、受光部１２、測距演算部１３、撮像部１４（カメラ）、射出方向検出部１５、モータドライバ１６、姿勢検出部１７、第１通信部１８、演算制御部１９、第１記憶部２０、撮像制御部２１、画像処理部２２を具備し、これらは筐体９に収納され、一体化されている。
【0035】
なお、測距光射出部１１、受光部１２、測距演算部１３等は測距部を構成する。
測距光射出部１１は射出光軸２６を有し、射出光軸２６上に発光素子２７、例えばレーザダイオード（ＬＤ）が設けられている。
また、射出光軸２６上に投光レンズ２８が設けられている。更に、射出光軸２６上に設けられた偏向光学部材としての第１反射鏡２９と、受光光軸３１上に設けられた偏向光学部材としての第２反射鏡３２とによって、射出光軸２６は、受光光軸３１と合致するように偏向される。第１反射鏡２９と第２反射鏡３２とで射出光軸偏向部が構成される。
測距光射出部１１は射出光軸２６を有し、射出光軸２６上に発光素子２７、例えばレーザダイオード（ＬＤ）が設けられている。
また、射出光軸２６上に投光レンズ２８が設けられている。更に、射出光軸２６上に設けられた偏向光学部材としての第１反射鏡２９と、受光光軸３１上に設けられた偏向光学部材としての第２反射鏡３２とによって、射出光軸２６は、受光光軸３１と合致するように偏向される。第１反射鏡２９と第２反射鏡３２とで射出光軸偏向部が構成される。
【0036】
発光素子２７はパルスレーザ光線を発し、測距光射出部１１は、発光素子２７から発せられたパルスレーザ光線を測距光２３として射出する。
受光部１２には、測定対象物（即ち測定点）からの反射測距光２４が入射する。
受光部１２は、受光光軸３１を有し、受光光軸３１には、上記したように、第１反射鏡２９、第２反射鏡３２によって偏向された射出光軸２６が合致する。
なお、射出光軸２６と受光光軸３１とが合致した状態を測距光軸４０とする（図１参照）。
受光部１２には、測定対象物（即ち測定点）からの反射測距光２４が入射する。
受光部１２は、受光光軸３１を有し、受光光軸３１には、上記したように、第１反射鏡２９、第２反射鏡３２によって偏向された射出光軸２６が合致する。
なお、射出光軸２６と受光光軸３１とが合致した状態を測距光軸４０とする（図１参照）。
【0037】
偏向された射出光軸２６上に、すなわち、受光光軸３１上に光軸偏向部３５が配設される。光軸偏向部３５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。基準光軸Ｏは、光軸偏向部３５によって偏向されなかった時の射出光軸２６又は受光光軸３１と合致する。
【0038】
光軸偏向部３５を透過し、入射した受光光軸３１上に結像レンズ３４が配設され、又受光素子３３、例えばフォトダイオード（ＰＤ）が設けられている。
結像レンズ３４は、反射測距光２４を受光素子３３に結像する。受光素子３３は反射測距光２４を受光し、受光信号を発生する。
受光信号は、測距演算部１３に入力される。測距演算部１３は、受光信号に基づき測定点迄の測距を行う。
結像レンズ３４は、反射測距光２４を受光素子３３に結像する。受光素子３３は反射測距光２４を受光し、受光信号を発生する。
受光信号は、測距演算部１３に入力される。測距演算部１３は、受光信号に基づき測定点迄の測距を行う。
【0039】
図３は、図２の示す光軸偏向部３５の主な構成を示す概略図である。
図３を参照して、前記光軸偏向部３５について説明する。
該光軸偏向部３５は、一対の光学プリズム３６ａ，３６ｂから構成される。該光学プリズム３６ａ，３６ｂは、それぞれ円板状であり、前記受光光軸３１上に直交して配置され、重なり合い、平行に配置されている。
前記光学プリズム３６ａ，３６ｂとして、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。
図３を参照して、前記光軸偏向部３５について説明する。
該光軸偏向部３５は、一対の光学プリズム３６ａ，３６ｂから構成される。該光学プリズム３６ａ，３６ｂは、それぞれ円板状であり、前記受光光軸３１上に直交して配置され、重なり合い、平行に配置されている。
前記光学プリズム３６ａ，３６ｂとして、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。
【0040】
前記光軸偏向部３５の中央部は、前記測距光２３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３５ａとなっており、中央部を除く部分は前記反射測距光２４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３５ｂとなっている。
【0041】
前記光学プリズム３６ａ，３６ｂとして用いられるフレネルプリズムは、それぞれ平行に形成されたプリズム要素３７ａ，３７ｂと多数のプリズム要素３８ａ，３８ｂによって構成され、円板形状を有する。前記光学プリズム３６ａ，３６ｂ及び各プリズム要素３７ａ，３７ｂ及びプリズム要素３８ａ，３８ｂは同一の光学特性を有する。
【0042】
前記プリズム要素３７ａ，３７ｂは、前記測距光偏向部３５ａを構成し、前記プリズム要素３８ａ，３８ｂは前記反射測距光偏向部３５ｂを構成する。
【0043】
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。
【0044】
前記光学プリズム３６ａ，３６ｂはそれぞれ前記受光光軸３１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３６ａ，３６ｂ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、射出される前記測距光２３の前記射出光軸２６を任意の方向に偏向し、受光される前記反射測距光２４の前記受光光軸３１を前記射出光軸２６と平行に偏向する。
【0045】
前記光学プリズム３６ａ，３６ｂの外形形状は、それぞれ前記受光光軸３１を中心とする円形であり、前記反射測距光２４の広がりを考慮し、充分な光量を取得できるように前記光学プリズム３６ａ，３６ｂの直径が設定されている。
【0046】
前記光学プリズム３６ａの外周にはリングギア３９ａが嵌設され、前記光学プリズム３６ｂの外周にはリングギア３９ｂが嵌設されている。
【0047】
前記リングギア３９ａには駆動ギア４１ａが噛合し、該駆動ギア４１ａはモータ４２ａの出力軸に固着されている。同様に、前記リングギア３９ｂには駆動ギア４１ｂが噛合し、該駆動ギア４１ｂはモータ４２ｂの出力軸に固着されている。前記モータ４２ａ，４２ｂは、前記モータドライバ１６に電気的に接続されている。
【0048】
前記モータ４２ａ，４２ｂは、回転角を検出することができるもの、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モータの回転量を検出してもよい。前記モータ４２ａ，４２ｂの回転量がそれぞれ検出され、前記モータドライバ１６により前記モータ４２ａ，４２ｂが個別に制御される。
尚、エンコーダを直接前記リングギア３９ａ，３９ｂにそれぞれ取付け、エンコーダにより前記リングギア３９ａ，３９ｂの回転角を直接検出するようにしてもよい。
尚、エンコーダを直接前記リングギア３９ａ，３９ｂにそれぞれ取付け、エンコーダにより前記リングギア３９ａ，３９ｂの回転角を直接検出するようにしてもよい。
【0049】
前記駆動ギア４１ａ，４１ｂ、前記モータ４２ａ，４２ｂは、前記測距光射出部１１と干渉しない位置、例えば前記リングギア３９ａ，３９ｂの下側に設けられている。
【0050】
前記投光レンズ２８、前記第１反射鏡２９、前記第２反射鏡３２、前記測距光偏向部３５ａ等は、投光光学系を構成し、前記反射測距光偏向部３５ｂ、前記結像レンズ３４等は受光光学系を構成する。
【0051】
前記測距演算部１３は、前記発光素子２７を制御し、前記測距光２３としてパルスレーザ光線を発光させる。該測距光２３が、前記プリズム要素３７ａ，３７ｂ（前記測距光偏向部３５ａ）により、測定点に向うように前記射出光軸２６が偏向される。
【0052】
測定対象物から反射された前記反射測距光２４は、前記プリズム要素３８ａ，３８ｂ（前記反射測距光偏向部３５ｂ）、前記結像レンズ３４を介して入射し、前記受光素子３３に受光される。該受光素子３３は、受光信号を前記測距演算部１３に送出し、該測距演算部１３は前記受光素子３３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、測距データは前記第１記憶部２０に格納される。
而して、前記測距光２３をスキャンしつつ、パルス光毎に測距を行うことで各測定点の測距データが取得できる。
而して、前記測距光２３をスキャンしつつ、パルス光毎に測距を行うことで各測定点の測距データが取得できる。
【0053】
前記射出方向検出部１５は、前記モータ４２ａ，４２ｂ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４２ａ，４２ｂの回転角を検出する。
あるいは、エンコーダからの信号に基づき、前記モータ４２ａ，４２ｂの回転角を検出する。又、前記射出方向検出部１５は、前記モータ４２ａ，４２ｂの回転角に基づき、前記光学プリズム３６ａ，３６ｂの回転位置を演算する。
更に、前記射出方向検出部１５は、前記光学プリズム３６ａ，３６ｂ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１９に入力される。
あるいは、エンコーダからの信号に基づき、前記モータ４２ａ，４２ｂの回転角を検出する。又、前記射出方向検出部１５は、前記モータ４２ａ，４２ｂの回転角に基づき、前記光学プリズム３６ａ，３６ｂの回転位置を演算する。
更に、前記射出方向検出部１５は、前記光学プリズム３６ａ，３６ｂ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１９に入力される。
【0054】
該演算制御部１９は、測距光の偏角、射出方向から測定点の水平角、鉛直角を演算し、各測定点について、水平角、鉛直角を前記測距データに関連付けることで、測定点の３次元データを求めることができる。
【0055】
また、撮像部１４は、レーザスキャナ３の基準光軸Ｏと平行な撮像光軸４３を有し、例えば５０°の画角を有するカメラであり、レーザスキャナ３のスキャン範囲を含む画像データを取得する。
撮像光軸４３と射出光軸２６及び前記基準光軸Ｏとの関係は既知となっている。また、撮像部１４は、動画像、又は連続画像が取得可能である。
撮像光軸４３と射出光軸２６及び前記基準光軸Ｏとの関係は既知となっている。また、撮像部１４は、動画像、又は連続画像が取得可能である。
【0056】
撮像制御部２１は、撮像部１４の撮像を制御する。撮像制御部２１は、撮像部１４が動画像、または連続画像を撮像する場合に、動画像、また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レーザスキャナ３でスキャンするタイミングとの同期を取っている。演算制御部１９は画像とスキャンデータである点群データとの関連付けも実行する。
【0057】
また、レーザスキャナ３が実行する測定の態様としては、光軸偏向部３５を所要偏角毎に固定して測距を行うことで、特定の測定点についての測距を行うことができる。
また、測距時の方向角（水平角、鉛直角）は射出方向検出部１５の検出結果に基づき取得できる。
また、測距時の方向角（水平角、鉛直角）は射出方向検出部１５の検出結果に基づき取得できる。
【0058】
また、レーザスキャナ３の水平に対する傾斜及び傾斜方向は、姿勢検出部１７によって検出でき、姿勢検出部１７の検出結果に基づき測定結果を水平基準のデータに補正することができる。
すなわち、レーザスキャナ３をトータルステーションと同様に使用することができる。
すなわち、レーザスキャナ３をトータルステーションと同様に使用することができる。
【0059】
また、測距時の測距光の射出方向角は、モータの回転角により検出でき、測距時の射出方向角と測距データとを関連付けることで、３次元の測距データを取得することができる。
したがって、レーザスキャナ３を３次元位置データを有する点群データを取得するレーザスキャナとして機能させることができる。
したがって、レーザスキャナ３を３次元位置データを有する点群データを取得するレーザスキャナとして機能させることができる。
【0060】
図１の測量装置１、ヘッドマウントディスプレイ１００は、コンピュータを有し、コンピュータは、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を有し、これらは、バス等を介して接続されている。
【0061】
（ヘッドマウントディスプレイ１００の主な構成等）
図４は、図１のヘッドマウントディスプレイ１００の主な構成を示す概略ブロック図である。
図４に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１００は「ＨＭＤ側制御部１０１」を有し、同制御部１０１は、図１の測量装置１等と通信する「ＨＭＤ側側通信装置１０２」、ＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂ、ＨＭＤ側照明部１１２、ＨＭＤ側ディスプレイ１１３等を制御する。
図４は、図１のヘッドマウントディスプレイ１００の主な構成を示す概略ブロック図である。
図４に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１００は「ＨＭＤ側制御部１０１」を有し、同制御部１０１は、図１の測量装置１等と通信する「ＨＭＤ側側通信装置１０２」、ＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂ、ＨＭＤ側照明部１１２、ＨＭＤ側ディスプレイ１１３等を制御する。
【0062】
【0063】
（レーザスキャナ３の主な構成等）
図６は、図１のレーザスキャナ３の主な構成を示す概略ブロック図である。
図６に示すように、レーザスキャナ３は、「レーザスキャナ側制御部３０１」を有し、同制御部３０１は、図１のレーザスキャナ３の主な構成である「レーザスキャナ本体３０２」を制御すると共に、「レーザスキャナ側各種情報記憶部３１０」も制御する。
図７は、図６の「レーザスキャナ側各種情報記憶部３１０」の主な構成と示す概略ブロック図である。これらの構成については、後述する。
図６は、図１のレーザスキャナ３の主な構成を示す概略ブロック図である。
図６に示すように、レーザスキャナ３は、「レーザスキャナ側制御部３０１」を有し、同制御部３０１は、図１のレーザスキャナ３の主な構成である「レーザスキャナ本体３０２」を制御すると共に、「レーザスキャナ側各種情報記憶部３１０」も制御する。
図７は、図６の「レーザスキャナ側各種情報記憶部３１０」の主な構成と示す概略ブロック図である。これらの構成については、後述する。
【0064】
（点群情報生成システム５００の動作例）
図８及び図９は、点群情報生成システム５００の動作例を示す概略フローチャートである。
本実施の形態では、建築現場で、作業者Ｐが特定の１本の柱６００のＡ地点からＢ地点の間の３次元点群データを取得するために、作業者Ｐが、ヘッドマウントディスプレイ１００を装着し、測量装置１でスキャンを実施し、これにより、Ａ地点からＢ地点の間の部分の３次元点群データを取得し、取得した３次元点群データをＨＭＤ側ディスプレイ１１３に表示する例で、以下、本システム５００主な動作例を具体的に説明する。
図８及び図９は、点群情報生成システム５００の動作例を示す概略フローチャートである。
本実施の形態では、建築現場で、作業者Ｐが特定の１本の柱６００のＡ地点からＢ地点の間の３次元点群データを取得するために、作業者Ｐが、ヘッドマウントディスプレイ１００を装着し、測量装置１でスキャンを実施し、これにより、Ａ地点からＢ地点の間の部分の３次元点群データを取得し、取得した３次元点群データをＨＭＤ側ディスプレイ１１３に表示する例で、以下、本システム５００主な動作例を具体的に説明する。
【0065】
【0066】
次いで、ＳＴ２へ進む。ＳＴ２では、作業者Ｐが、ヘッドマウントディスプレイ１００のＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂをＯＮ状態にし、ＨＭＤ側照明部１１２もＯＮ状態とする。作業者Ｐは、ＨＭＤ側ディスプレイ１１３が「透過型」であるため、同ディスプレイ１１３を介して外部を視認可能な状態となる。
【0067】
また、ＳＴ３では、ヘッドマウントディスプレイ１００の図５の「ＨＭＤ座標情報生成部（プログラム）１２１」が動作し、ＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂ及びＨＭＤ側照明部１１２が動作し、構造化照明手法で作業者ＰがＨＭＤ側ディスプレイ１１３で視認している柱６００の３次元座標情報が生成され、ＨＭＤ座標情報（ＭＲ座標データ）として、図５の「ＨＭＤ座標情報記憶部１２２」に記憶される。
【0068】
次いで、ＳＴ４へ進む。ＳＴ４では、作業者Ｐが右手を動かすと共に、図１に示すように、人差指を柱６００に向け、右手がＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂの撮像範囲内（作業者Ｐの視界内）に入ると、ＳＴ５で、図５の「ＨＭＤ座標情報生成部（プログラム）１２１」が動作し、自動的に、ＨＭＤ側照明部１１２等が動作し、構造化照明手法で、右手のＨＭＤ座標情報が生成され、図５の「ＨＭＤ座標情報記憶部１２２」に記憶する。
【0069】
次いで、ＳＴ６へ進む。ＳＴ６では、作業者Ｐが、右手の人差指をスキャン対象物である図１に示す柱６００の「始点Ａ」に向け、図示しない「トリガースイッチ」をＯＮ状態とする。
この作業者Ｐの動作が、実行指示情報の一例となっている。
そして、ＳＴ７へ進み、図５の「ＨＭＤ座標データ生成部（プログラム）１２５」が人差指の傾き情報等から、その方向情報を生成し、柱６００の例えばＡ地点を特定し、「スキャン開始地点座標情報」を生成し、図５の「スキャン開始地点座標情報記憶部１２６」に記憶する。
この作業者Ｐの動作が、実行指示情報の一例となっている。
そして、ＳＴ７へ進み、図５の「ＨＭＤ座標データ生成部（プログラム）１２５」が人差指の傾き情報等から、その方向情報を生成し、柱６００の例えばＡ地点を特定し、「スキャン開始地点座標情報」を生成し、図５の「スキャン開始地点座標情報記憶部１２６」に記憶する。
【0070】
次いで、ＳＴ８へ進む。ＳＴ８では、作業者Ｐは、右手の人差指をスキャン対象物である柱６００の「終点Ｂ」に向け、「トリガースイッチ」ＯＮ状態とする。
この作業者Ｐの動作が、実行指示情報の一例となっている。
そして、ＳＴ９へ進む。ＳＴ９では、図５の「ＨＭＤ座標データ生成部１２５」が人差指の傾き情報等から、その方向情報を生成し、柱６００の例えばＢ地点を特定し、「スキャン終了地点座標情報」を生成し、図５の「スキャン終了地点座標情報記憶部１２７」に記憶する。
この作業者Ｐの動作が、実行指示情報の一例となっている。
そして、ＳＴ９へ進む。ＳＴ９では、図５の「ＨＭＤ座標データ生成部１２５」が人差指の傾き情報等から、その方向情報を生成し、柱６００の例えばＢ地点を特定し、「スキャン終了地点座標情報」を生成し、図５の「スキャン終了地点座標情報記憶部１２７」に記憶する。
【0071】
以上で、ヘッドマウントディスプレイ１００によるスキャニングの対象範囲（図１の地点Ａ～地点Ｂ）の特定工程が終了する。
この地点Ａ～地点Ｂの範囲が、対象物の部分の一例となっている。
この地点Ａ～地点Ｂの範囲が、対象物の部分の一例となっている。
【0072】
次いで、図１の測量装置１のレーザスキャナ３の動作を説明する。
測量装置１は、常時、ヘッドマウントディスプレイ１００との距離を測定し「ＨＭＤ距離情報」を図７の「ＨＭＤ距離情報記憶部３１１」に記憶する。
従って、レーザスキャナ３は、ヘッドマウントディスプレイ１００との距離情報を常時取得している。
測量装置１は、常時、ヘッドマウントディスプレイ１００との距離を測定し「ＨＭＤ距離情報」を図７の「ＨＭＤ距離情報記憶部３１１」に記憶する。
従って、レーザスキャナ３は、ヘッドマウントディスプレイ１００との距離情報を常時取得している。
【0073】
また、レーザスキャナ３は、ヘッドマウントディスプレイ１００と常時通信し、ヘッドマウントディスプレイ１００の図５の「ＨＭＤ座標情報記憶部１２２」、「スキャン開始地点座標情報記憶部１２６」及び「スキャン終了地点座標情報記憶部１２７」の情報を取得する。
そして、それぞれ「スキャナ側ＨＭＤ座標情報」、「スキャナ側スキャン開始地点座標情報」及び「スキャナ側スキャン終了地点座標情報」を生成する。
そして、それぞれ図７の「スキャナ側ＨＭＤ座標情報記憶部３１２」、「スキャナ側スキャン開始地点座標情報記憶部３１３」及び「スキャナ側スキャン終了地点座標情報記憶部３１４」に記憶する。
そして、それぞれ「スキャナ側ＨＭＤ座標情報」、「スキャナ側スキャン開始地点座標情報」及び「スキャナ側スキャン終了地点座標情報」を生成する。
そして、それぞれ図７の「スキャナ側ＨＭＤ座標情報記憶部３１２」、「スキャナ側スキャン開始地点座標情報記憶部３１３」及び「スキャナ側スキャン終了地点座標情報記憶部３１４」に記憶する。
【0074】
このようにして、ヘッドマウントディスプレイ１００に記憶されていた座標情報がレーザスキャナ３側に記憶される。
【0075】
次いで、レーザスキャナ３の図７の「レーザスキャナ側修正座標情報生成部（プログラム）３１５」が動作し、「ＨＭＤ距離情報記憶部３１５」の「ＨＭＤ距離情報」と、「スキャナ側ＨＭＤ座標情報」、「スキャナ側スキャン開始地点座標情報」及び「スキャナ側スキャン終了地点座標情報」の各座標情報からレーザスキャナ３の座標位置で修正された「修正スキャナ側ＨＭＤ座標情報」、「修正スキャナ側開始地点座標情報」及び「修正スキャナ側スキャン終了地点情報」を生成する。
【0076】
次いで、上述のように生成したそれぞれの情報を「修正スキャナ側ＨＭＤ座標情報記憶部３１６」、「修正スキャナ側開始地点座標情報記憶部３１７」及び「修正スキャナ側スキャン終了地点情報記憶部３１８」に記憶する。
【0077】
このようにしてレーザスキャナ３は、ヘッドマウントディスプレイ１００のデータと同期されると共に、常時ヘッドマウントディスプレイ１００の座標情報を取り込んだレーザスキャナ３基準の座標情報を生成し記憶する。
【0078】
次いで、レーザスキャナ３の図６の「スキャン対象特定処理部（プログラム）３１９」が動作し、「修正スキャナ側開始地点座標情報記憶部３１７」及び「修正スキャナ側スキャン終了地点情報記憶部３１８」等を参照し、スキャン対象である柱６００のＡ地点～Ｂ地点の範囲の座標情報をレーザスキャナ３基準で、特定し、この範囲内をスキャニング（局所スキャン）し、３次元点群データを取得する。
【0079】
このとき、図２及び図３に示す光軸偏向部３５等が動作して、上述の範囲内を局所スキャンするが、その局所スキャンパターンの例を以下、説明する。
図１０及び図１１は、光軸偏向部３５等が局所スキャンを行う際のスキャンパターンの一例を示している。
図１０に示すスキャンパターン５３は、花びら形状のスキャンパターンとなっており、図１１（A）、（B）に示すスキャンパターンは５４ａ、５４ｂは、直線スキャンのパターンとなっている。
図１０及び図１１は、光軸偏向部３５等が局所スキャンを行う際のスキャンパターンの一例を示している。
図１０に示すスキャンパターン５３は、花びら形状のスキャンパターンとなっており、図１１（A）、（B）に示すスキャンパターンは５４ａ、５４ｂは、直線スキャンのパターンとなっている。
【0080】
このように、本実施の形態によれば、スキャン対象として特定された局所のみを部分的にスキャンすることが可能な構成となっている。
【0081】
【0082】
以上のように、本実施の形態によれば、作業者Ｐがヘッドマウントディスプレイ１００を装着し、指でスキャニングの対象範囲を特定するだけで、レーザスキャナ３は、自動的に対象範囲のみを精度良く迅速且つ容易にスキャニングすることができ、対象範囲の３次元点群データを取得することができる。
【0083】
また、本実施の形態では、上述のように、ヘッドマウントディスプレイ１００を含めた座標情報は、レーザスキャナ３を基準に保持されている。
このため、図１の作業者Ｐが頭を横方向等に回転させた結果、ヘッドマウントディスプレイ１００が回転すると、その回転を検知し、上述のように図１の測量装置１のレーザスキャナ３自体の水平機構が同様に回転する構成となっている。
このため、図１の作業者Ｐが頭を横方向等に回転させた結果、ヘッドマウントディスプレイ１００が回転すると、その回転を検知し、上述のように図１の測量装置１のレーザスキャナ３自体の水平機構が同様に回転する構成となっている。
【0084】
したがって、本実施の形態では、作業者Ｐの視線に同期してレーザスキャナ３も回転する構成とすることができ、レーザスキャナ３は、スキャニングする対象を自動的に追従する構成とすることもできる。
【0085】
また、本実施の形態では、ヘッドマウントディスプレイ１００が回転しない場合でも、ＨＭＤ側カメラ１１１ａ、１１１ｂが撮像している「画角」と同じエリアにレーザスキャナ３が向くように構成することもできる。
【0086】
また、本実施の形態では、ヘッドマウントディスプレイ１００が、座標情報を生成し、その後、レーザスキャナ３がヘッドマウントディスプレイ１００の座標情報を取得して、レーザスキャナ３、ヘッドマウントディスプレイ１００及び柱６００を含む全体の座標情報がレーザスキャナ３を基準に生成したが、本発明はこれに限らず、以下のように構成しても構わない。
【0087】
すなわち、レーザスキャナ３のカメラ（撮像部１４）やヘッドマウントディスプレイ１００のＨＭＤ側カメラ１１１ａ等、ＨＭＤ側照明部１１２等を用いて、ヘッドマウントディスプレイ１０の座標情報を取得することなく、レーザスキャナ３が全体の座標情報を生成する構成としても構わない。
【0088】
この場合、その後、ヘッドマウントディスプレイ１００を装着した作業者Ｐが、柱６００のスキャニング部分（Ａ地点～Ｂ地点）を人差指で指定することととなり、これらの工程は上述の実施の形態と同様である。
【0089】
次いで、レーザスキャナ３で取得された柱６００の３次元点群データは、ヘッドマウントディスプレイ１００に送信され、透過型のＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して、作業者Ｐが、透過して視認している柱６００と同じ座標位置で表示される。
すなわち、本実施の形態にかかるＨＭＤ１００は、ＭＲ機器であるため、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して、視認可能な柱６００に、実際には存在しない仮想の３次元点群データを重ね合わせ融合させることができる構成となっている。
すなわち、本実施の形態にかかるＨＭＤ１００は、ＭＲ機器であるため、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して、視認可能な柱６００に、実際には存在しない仮想の３次元点群データを重ね合わせ融合させることができる構成となっている。
【0090】
図１２は、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して視認できる柱６００とＡ地点乃至Ｂ地点の３次元点群データを重ね合わせて表示した状態を示す概略説明図である。
図１２で示すように、作業者Ｐは、自己が指示してレーザスキャナ３がスキャンすることで生成された柱６００の地点Ａ乃至地点Ｂの間の３次元点群データが正しく形成されているか否かを直ちに確認することができる。
図１２で示すように、作業者Ｐは、自己が指示してレーザスキャナ３がスキャンすることで生成された柱６００の地点Ａ乃至地点Ｂの間の３次元点群データが正しく形成されているか否かを直ちに確認することができる。
【0091】
また、本実施に形態では、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して視認できるＡ地点乃至Ｂ地点の３次元点群データの位置を修正等することができる構成となっている。
すなわち、上述のＳＴ６乃至ＳＴ８同様に、作業者Ｐが右手の人差指を３次元点群データの修正部分情報の向け、トリガースイッチをＯＮ状態とすることで、修正部分を特定可能となる。
すなわち、上述のＳＴ６乃至ＳＴ８同様に、作業者Ｐが右手の人差指を３次元点群データの修正部分情報の向け、トリガースイッチをＯＮ状態とすることで、修正部分を特定可能となる。
【0092】
具体的に以下説明する。
ところで、本実施の形態では、例えば、誤って不必要な部分の３次元点群データを取得した場合や、必要な部分の３次元点群データを十分に取得できなかった場合等について、以下説明するが、本発明は、これらの場合に限定されない。
例えば、スキャン対象の境界部等でノイズが発生したり、スキャン対象近傍で動いているもの（例えば、歩いている人等）を計ってしまい、実際の対象物の構造と異なるものを３次元点群データとした場合等も含まれる。
そして、本発明では、このような不必要な３次元点群データも本実施の形態と同様に削除等することができる。
ところで、本実施の形態では、例えば、誤って不必要な部分の３次元点群データを取得した場合や、必要な部分の３次元点群データを十分に取得できなかった場合等について、以下説明するが、本発明は、これらの場合に限定されない。
例えば、スキャン対象の境界部等でノイズが発生したり、スキャン対象近傍で動いているもの（例えば、歩いている人等）を計ってしまい、実際の対象物の構造と異なるものを３次元点群データとした場合等も含まれる。
そして、本発明では、このような不必要な３次元点群データも本実施の形態と同様に削除等することができる。
【0093】
図１３は、誤って柱６００の地点Ａ乃至地点Ｂ以外の突起Ｃも含めて３次元点群データを生成した場合を示す概略説明図である。
この場合、作業者Ｐは、自己の希望と異なり突起Ｃの３次元点群データも生成したことを、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して確認することができる。
そこで、作業者Ｐは、３次元点群データの生成を指示した後、直ちに、突起Ｃの部分の３次元点群データを削除する指示を実行することができる。
この場合、作業者Ｐは、自己の希望と異なり突起Ｃの３次元点群データも生成したことを、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して確認することができる。
そこで、作業者Ｐは、３次元点群データの生成を指示した後、直ちに、突起Ｃの部分の３次元点群データを削除する指示を実行することができる。
【0094】
具体的には、作業者Ｐが右手の人差指を３次元点群データの修正部分情報の向け、トリガースイッチをＯＮ状態として、削除範囲を指定することで実行可能となる。
より具体的には、図５のＨＭＤ１００の「３次元点群データ修正処理部（プログラム）１２８」が動作して、修正データ生成すると共に、レーザスキャナ３へ送信する。
レーザスキャナ３は、受信した修正データに基づき、「スキャナ側３次元点群データ記憶部３２０」のデータを修正する。
より具体的には、図５のＨＭＤ１００の「３次元点群データ修正処理部（プログラム）１２８」が動作して、修正データ生成すると共に、レーザスキャナ３へ送信する。
レーザスキャナ３は、受信した修正データに基づき、「スキャナ側３次元点群データ記憶部３２０」のデータを修正する。
【0095】
また、図１４は、作業者Ｐが、柱６００の地点Ａ乃至地点Ｂの間を十分に指定できなかった場合を示す概略説明図である。
この場合、作業者Ｐは、自己の希望と異なり部分Ｄの３次元点群データが生成されていないことを、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して確認することができる。
この場合、作業者Ｐは、自己の希望と異なり部分Ｄの３次元点群データが生成されていないことを、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して確認することができる。
【0096】
具体的には、作業者Ｐが右手の人差指を３次元点群データの修正部分情報に向け、トリガースイッチをＯＮ状態として、レーザスキャナ３に追加してスキャンを開始させる範囲を指定する。
そして、追加してスキャンされたＤ部分の３次元点群データは「スキャナ側３次元点群データ記憶部３２０」に修正のうえ記憶される。
そして、追加してスキャンされたＤ部分の３次元点群データは「スキャナ側３次元点群データ記憶部３２０」に修正のうえ記憶される。
【0097】
このように、本実施の形態では、作業者Ｐは、柱６００の地点Ａ乃至地点Ｂの間の３次元点群データを生成する場合、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して、実際に柱６００と生成された３次元点群データを比較しながら確認することができるので、修正等を行う場合、３次元点群データの生成直後、又は、生成しながら、かつ、その修正部分をＨＤＭ側ディスプレイ１１３で視認しながら修正できる。
このため、迅速且つ容易に精度の高い３次元点群データを生成することができる。
このため、迅速且つ容易に精度の高い３次元点群データを生成することができる。
【0098】
従来、生成した３次元点群データを修正する場合、生成した３次元点群データを別のＰＣ（コンピュータ）等に格納した後に行ってたため、実際の柱６００等との関係等が分からず、修正に困難が伴っていた。
この点、本実施の形態では、対象物である柱６００と生成された３次元点群データを同時に見比べながら修正することができるので、より修正し易い構成となっている。
この点、本実施の形態では、対象物である柱６００と生成された３次元点群データを同時に見比べながら修正することができるので、より修正し易い構成となっている。
【0099】
本発明には、図１２に示すようにスキャン対象エリア（地点Ａ乃至地点Ｂ）を連続して指定する場合に限らず、スキャン対象エリアを分割して指定する場合も含まれる。
図１５（Ａ）（Ｂ）は、対象エリアを分割して指定し、３次元点群データを生成する工程を示す概略説明図である。
先ず、図１５（Ａ）に示すように、柱６００のスキャン対象エリア（地点Ａ乃至地点Ｂ）の一部分である第１エリアＥ１をレーザスキャナ３でスキャンし、その３次元点群データを生成し、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して作業者Ｐに視認可能な状態で示す。
図１５（Ａ）（Ｂ）は、対象エリアを分割して指定し、３次元点群データを生成する工程を示す概略説明図である。
先ず、図１５（Ａ）に示すように、柱６００のスキャン対象エリア（地点Ａ乃至地点Ｂ）の一部分である第１エリアＥ１をレーザスキャナ３でスキャンし、その３次元点群データを生成し、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して作業者Ｐに視認可能な状態で示す。
【0100】
このため、作業者Ｐは、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を通して、第１エリアＥ１に示された３次元点群データが正しく生成されているか否かを確認することができ、３次元点群データに修正等を同時に加えることが可能な構成となっている。
【0101】
このように、先ず、第１エリアＥ１の３次元点群データを確認にした後、図１５（Ｂ）に示すように、柱６００のスキャン対象エリア（地点Ａ乃至地点Ｂ）の他の部分である第２エリアＥ２をレーザスキャナ３でスキャンし、その３次元点群データを生成し、ＨＤＭ側ディスプレイ１１３を介して作業者Ｐに視認可能な状態で示す。
そして、上述の第１エリアＥ１と同様に修正等の確認作業を行う。
そして、上述の第１エリアＥ１と同様に修正等の確認作業を行う。
【0102】
このように、スキャン対象エリアである柱６００の地点Ａ乃至地点Ｂの間を分割して順番にスキャンし、分割して３次元点群データを生成することで、より精度の高い３次元点群データの修正等が可能となる。
【0103】
（実施の形態の第１の変形例）
本実施の形態の第１の変形例の多くの構成は、上述の実施の形態と共通しているため、説明を省略し、以下、相違点を中心し説明する。
上述の実施の形態では、作業者Ｐのヘッドマウントディスプレイ１００のＨＤＭ側ディスプレイ１１３には、作業者Ｐの視界が表示されるが、本変形例では、対応する「設計図」情報がコンピュータ等で３次元情報（例えば、ＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ（コンピュータ・グラフィックス））に加工され、組み合わされて表示される。
本実施の形態の第１の変形例の多くの構成は、上述の実施の形態と共通しているため、説明を省略し、以下、相違点を中心し説明する。
上述の実施の形態では、作業者Ｐのヘッドマウントディスプレイ１００のＨＤＭ側ディスプレイ１１３には、作業者Ｐの視界が表示されるが、本変形例では、対応する「設計図」情報がコンピュータ等で３次元情報（例えば、ＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ（コンピュータ・グラフィックス））に加工され、組み合わされて表示される。
【0104】
したがって、実際には建築現場には、未だ存在しない設計図上の構造物の周辺等をスキャニングの範囲等に指定し、レーザスキャナ３でスキャニングすることができる。
また、実際に建築現場に部材を設置した後に設計データと比較して検査をする際、検査をする部材を設計図面上で指定し、実際の空間に設置されたものをスキャニングすることで、直感的に検査対象を指定することができる。
また、実際に建築現場に部材を設置した後に設計データと比較して検査をする際、検査をする部材を設計図面上で指定し、実際の空間に設置されたものをスキャニングすることで、直感的に検査対象を指定することができる。
【0105】
したがって、本変形例では、作業者ＰのＨＤＭ側ディスプレイ１１３には、実際に存在する構造物に仮想現実である設計図情報と３次元点群データが重なり合い、融合されて表示されることになる（ＭＲ（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｒｉｔｙ（複合現実））。
【0106】
このため、設計図上の部材の位置が、設置予定場所と異なり「ズレ」ている場合、この異なっている量を視認しながら、設置完了前にスキャニングしながら完成後の設置位置まで変更する等の作業が容易且つ迅速にすることができる。
【0107】
（本実施の形態の第２の変形例）
本実施の形態の第２の変形例の多くの構成は、上述の実施の形態と共通しているため、説明を省略し、以下、相違点を中心し説明する。
本実施の形態の第２の変形例の多くの構成は、上述の実施の形態と共通しているため、説明を省略し、以下、相違点を中心し説明する。
【0108】
上述の実施の形態では、作業者Ｐは、ヘッドマウントディスプレイ１００において表示された柱６００等の対象物をスキャン対象として特定し、実際に作業者Ｐの手が柱６００等に触れる必要はない構成となっている。
しかし、本変形では、作業者Ｐが実際に柱６００に触れて、スキャニングの対象や、その範囲を指定しても構わない構成となっている。
したがって、作業者Ｐは、より正確にスキャニングの範囲を指定することができる。
しかし、本変形では、作業者Ｐが実際に柱６００に触れて、スキャニングの対象や、その範囲を指定しても構わない構成となっている。
したがって、作業者Ｐは、より正確にスキャニングの範囲を指定することができる。
【0109】
以上説明した本実施形態においては、装置として実現される場合を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されず、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納され頒布されてもよい。
【0110】
また、記憶媒体は、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であればよい。記憶媒体の記憶形式は、特には限定されない。
【0111】
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。
【0112】
さらに、本発明における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体には限定されず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。
【0113】
また、本発明におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づいて本実施形態における各処理を実行すればよく、１つのパソコン（ＰＣ）等からなる装置であってもよいし、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等であってもよい。
【0114】
また、本発明におけるコンピュータとは、パソコンには限定されず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【0115】
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
【符号の説明】
【0116】
１・・・測量装置、２・・・三脚、３・・・レーザスキャナ、４・・・操作装置、５・・・回転台、７・・・レバー、９・・・筐体、１１・・・測距光射出部、１２・・・受光部、１３・・・測距演算部、１４・・・撮像制御部、１５・・・射出方向検出部、１６・・・モータドライバ、１７・・・姿勢検出部、１８・・・第１通信部、１９・・・演算制御部、２０・・・第１記憶部、２１・・・撮像制御部、２２・・・画像処理部、２３・・・測距光、２４・・・反射測距光、２６・・・射出光軸、２７・・・発光素子、２８・・・投光レンズ、２９・・・第１反射鏡、３１・・・受光光軸、３２・・・第２反射鏡、３３・・・受光素子、３４・・・結像レンズ、３５・・・光軸偏向部、４０・・・測距光軸、４３・・・撮像光軸、１００、２００・・・ヘッドマウントディスプレイ、１０１・・・ＨＭＤ側制御部、１０２・・・ＨＭＤ側側通信装置、１１０・・・本体部、１１１ａ、１１１ｂ・・・ＨＭＤ側カメラ、１１２・・・ＨＭＤ側照明部、１１３・・・ＨＭＤ側ディスプレイ、１２０・・・ＨＭＤ側各種情報記憶部、１２１・・・ＨＭＤ座標情報生成部、１２２・・・ＨＭＤ座標情報記憶部、１２５・・・ＨＭＤ座標データ生成部、１２６・・・スキャン開始地点座標情報記憶部、１２７・・・スキャン終了地点座標情報記憶部、１２８・・・３次元点群データ修正処理部、２０１・・・高反射物体、３０１・・・レーザスキャナ側制御部、３０２・・・レーザスキャナ本体、３１０・・・レーザスキャナ側各種情報記憶部、３１１・・・ＨＭＤ距離情報記憶部、３１２・・・スキャナ側ＨＭＤ座標情報記憶部、３１３・・・スキャナ側スキャン開始地点座標情報記憶部、３１４・・・スキャナ側スキャン終了地点座標情報、３１５・・・レーザスキャナ側修正座標情報生成部、３１６・・・修正スキャナ側ＨＭＤ座標情報記憶部、３１７・・・修正スキャナ側開始地点座標情報記憶部、３１８・・・修正スキャナ側スキャン終了地点情報記憶部、３１９・・・スキャン対象特定処理部、３次元点群データ記憶部・・・３２０、６００・・・柱、２１・・・撮像制御部、Ｏ・・・基準光軸、Ｐ・・・作業者
【図1】
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【図15】