特開 2024-52434 送光器および測量システム、および自動で追尾を再開する方法

(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】P2024052434

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】送光器および測量システム、および自動で追尾を再開する方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20240404BHJP

   G01C 15/06 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 103B

G01C15/06 T

G01C15/00 103E

G01C15/00 103A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022159148

(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】110004060

【氏名又は名称】弁理士法人あお葉国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100139745

【弁理士】

【氏名又は名称】丹波 真也

(74)【代理人】

【識別番号】100168088

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 悠

(74)【代理人】

【識別番号】100187182

【弁理士】

【氏名又は名称】川野 由希

(74)【代理人】

【識別番号】100207642

【弁理士】

【氏名又は名称】簾内 里子

(72)【発明者】

【氏名】西田 信幸

(72)【発明者】

【氏名】千葉 稔

(57)【要約】

【課題】 自動で送光口を測量機へ向ける送光器を提供する。
【解決手段】 追尾ガイド光を送光する送光器本体と、前記送光器本体を水平回転駆動する駆動部と、前記送光器本体の３軸方向の加速度を計測する慣性計測装置と、前記送光器本体の回転角度を検知する角度検出器と、情報を送受信する送光器通信部と、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の演算処理、前記送光器通信部の制御、前記送光器本体の前記追尾ガイド光の送光の制御、および前記駆動部の回転を制御する送光器制御部とを備え、前記送光器制御部は、前記送光器通信部により、測量機の水平方向角を受信するとともに、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の計測値から、前記追尾ガイド光の送光方向と前記測量機への方位角との差分を角度として演算して、前記測量機へ前記追尾ガイド光の送光方向が向くように前記駆動部を回転駆動させて、前記追尾ガイド光を送光する送光器を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

追尾ガイド光を送光する送光器本体と、前記送光器本体を水平回転駆動する駆動部と、前記送光器本体の３軸方向の加速度を計測する慣性計測装置と、前記送光器本体の回転角度を検知する角度検出器と、情報を送受信する送光器通信部と、前記慣性計測装置および前記角度検出器の計測値の演算処理、前記送光器通信部の制御、前記送光器本体の前記追尾ガイド光の送光の制御、および前記駆動部の回転を制御する送光器制御部と、
を備え、
前記送光器制御部は、前記送光器通信部により、測量機から前記送光器本体への水平方向角および前記送光器本体の第１移動方向を受信するとともに、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の計測値から、前記追尾ガイド光の送光方向と前記測量機への方位角との差分を角度として演算して、前記測量機へ前記追尾ガイド光の送光方向が向くように前記駆動部を回転駆動させて、前記追尾ガイド光を送光する、
ことを特徴とする送光器。

【請求項2】

前記送光器制御部は、前記慣性計測装置の計測値から前記送光器の第２移動方向を演算して、
前記第１移動方向および前記第２移動方向を合致させ、前記測量機への水平方位角との差分を角度として演算する、
ことを特徴とする請求項１に記載の送光器。

【請求項3】

前記追尾ガイド光は、前記送光方向を中心として、水平方向に左方領域と右方領域で異なる周波数で発光し、前記送光方向を含む領域では、前記左方領域の周波数とも前記右方領域の周波数とも異なる周波数で発光する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の送光器。

【請求項4】

追尾ガイド光を送光する送光器本体と、前記送光器本体を水平回転駆動する駆動部と、前記送光器本体の３軸方向の加速度を計測する慣性計測装置と、前記送光器本体の回転角度を検知する角度検出器と、情報を送受信する送光器通信部と、前記慣性計測装置および前記角度検出器の計測値の演算処理、前記送光器通信部の制御、前記送光器本体の前記追尾ガイド光の送光の制御、および前記駆動部の回転を制御する送光器制御部とを有する送光器と、
前記送光器に取付けられるプリズムと、
前記追尾ガイド光を受光する受光部と、前記送光器通信部と通信可能な測量機通信部とを有し、前記プリズムを測距・測角する測距・測角機能および追尾機能を有する測量機と、
を備え、
前記送光器制御部は、前記送光器通信部により、前記測量機から前記送光器本体への水平方向角および前記送光器本体の第１移動方向、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の計測値から、前記追尾ガイド光の送光方向と前記測量機への方位角との差分を角度として演算して、前記測量機へ前記追尾ガイド光の送光方向が向くように前記駆動部を回転駆動させて、前記追尾ガイド光を送光する、
ことを特徴とする測量システム。

【請求項5】

追尾ガイド光を送光する送光器本体と、前記送光器本体を水平回転駆動する駆動部と、前記送光器本体の３軸方向の加速度を計測する慣性計測装置と、前記送光器本体の回転角度を検知する角度検出器と、情報を送受信する送光器通信部と、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の演算処理、前記送光器通信部の制御、前記送光器本体の前記追尾ガイド光の送光の制御、および前記駆動部の回転を制御する送光器制御部とを有する送光器と、
前記送光器に取付けられるプリズムと、
前記追尾ガイド光を受光する受光部と、前記送光器通信部と通信可能な測量機通信部とを有し、前記プリズムを測距・測角する測距・測角機能および追尾機能を有する測量機と、
を備え、追尾が外れた場合に、自動で追尾を再開する方法であって、
（ａ）前記送光器通信部により、前記測量機から、前記測量機から前記送光器本体への水平方向角および前記送光器本体の第１移動方向を受信するステップと、
（ｂ）前記送光器制御部が、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の計測値から、前記追尾ガイド光の送光方向と前記測量機への方位角との差分を角度として演算してするステップと、
（ｃ）前記送光器制御部が、前記送光器本体の前記追尾ガイド光の送光方が、前記測量機へ向くように、前記角度だけ、前記駆動部を回転駆動させるステップと、
（ｄ）前記送光器制御部が、前記送光器本体の前記追尾ガイド光の送光を実施させるステップと、
（ｅ）前記受光部が、前記追尾ガイド光を受光する受光して、前記送光器の中心の方向を検知して、前記測量機が鉛直方向にプリズムサーチを実施して前記プリズムをロックするステップと、
を備えることを特徴とする自動で追尾を再開する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、送光器、および測量システム、および自動で追尾を再開する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動追尾装置を備えている測量機がある（例えば特許文献１）。追尾が外れた場合、特許文献１では、プリズムが装着されたポールを把持している作業者が光送信器を持ち、光送信器で測量機に向けて光で送信信号（追尾ガイド光）を送る。そして測量機は送信信号を受光して、送信信号の到来方向を検知して、望遠鏡を到来方向へ向ける。これにより迅速に測量機にプリズムをロックさせ、再び追尾させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許３０７５３８４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記方法では、追尾が外れてしまったときに、作業者が測量作業の手を止めて、測量機にリモコンの送光口を向けてスイッチを押して送信信号を送らねばならず、作業者には手間がかかり煩わしかった。

【0005】

本件は、このような問題に鑑みてなされたものであり、自動で送光口を測量機へ向ける送光器、測量システム、および自動で追尾を再開する方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記問題を解決するため、本開示のある態様においては、追尾ガイド光を送光する送光器本体と、前記送光器本体を水平回転駆動する駆動部と、前記送光器本体の３軸方向の加速度を計測する慣性計測装置と、前記送光器本体の回転角度を検知する角度検出器と、情報を送受信する送光器通信部と、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の演算処理、前記送光器通信部の制御、前記送光器本体の前記追尾ガイド光の送光の制御、および前記駆動部の回転を制御する送光器制御部とを備え、前記送光器制御部は、前記送光器通信部により、前記測量機から前記送光器本体への水平方向角および前記送光器本体の第１移動方向を受信するとともに、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の計測値から、前記追尾ガイド光の送光方向と前記測量機への方位角との差分を角度として演算して、前記測量機へ前記追尾ガイド光の送光方向が向くように前記駆動部を回転駆動させて、前記追尾ガイド光を送光するように送光器を構成した。

【0007】

また、ある態様においては、前記送光器制御部は、前記慣性計測装置の計測値から前記送光器の第２移動方向を演算して、前記第１移動方向および前記第２移動方向を合致させ、前記測量機への水平方位角との差分を角度として演算するように構成した。

【0008】

また、ある態様においては、前記追尾ガイド光は、前記送光方向を中心として、水平方向に左方領域と右方領域で異なる周波数で発光し、前記送光方向を含む領域では、前記左方領域の周波数とも前記右方領域の周波数とも異なる周波数で発光するように構成した。

【0009】

また、ある態様においては、追尾ガイド光を送光する送光器本体と、前記送光器本体を水平回転駆動する駆動部と、前記送光器本体の３軸方向の加速度を計測する慣性計測装置と、前記送光器本体の回転角度を検知する角度検出器と、情報を送受信する送光器通信部と、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の演算処理、前記送光器通信部の制御、前記送光器本体の前記追尾ガイド光の送光の制御、および前記駆動部の回転を制御する送光器制御部とを有する送光器と、前記送光器に取付けられるプリズムと、前記追尾ガイド光を受光する受光部と、前記送光器通信部と通信可能な測量機通信部とを有し、追尾機能、および前記プリズムを測距・測角する測距・測角機能を有する測量機とを備え、前記送光器制御部は、前記送光器通信部により、前記測量機から前記送光器本体への水平方向角および前記送光器本体の第１移動方向を受信し、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の計測値から、前記追尾ガイド光の送光方向と前記測量機への方位角との差分を角度として演算して、前記測量機へ前記追尾ガイド光の送光方向が向くように前記駆動部を回転駆動させて、前記追尾ガイド光を送光するように測量システムを構成した。

【0010】

また、ある態様においては、追尾ガイド光を送光する送光器本体と、前記送光器本体を水平回転駆動する駆動部と、前記送光器本体の３軸方向の加速度を計測する慣性計測装置と、前記送光器本体の回転角度を検知する角度検出器と、情報を送受信する送光器通信部と、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の演算処理、前記送光器通信部の制御、前記送光器本体の前記追尾ガイド光の送光の制御、および前記駆動部の回転を制御する送光器制御部とを有する送光器と、前記送光器に取付けられるプリズムと、前記追尾ガイド光を受光する受光部と、前記送光器通信部と通信可能な測量機通信部とを有し、追尾機能、および前記プリズムを測距・測角する測距・測角機能を有する測量機とを備え、追尾が外れた場合に、自動で追尾を再開する方法であって、
（ａ）前記送光器通信部により、前記測量機から、測量機から前記送光器本体への水平方向角および前記送光器本体の第１移動方向を受信するステップと、
（ｂ）前記送光器制御部が、前記慣性計測装置の計測値および前記角度検出器の計測値から、前記追尾ガイド光の送光方向と前記測量機への方位角との差分を角度として演算してするステップと、
（ｃ）前記送光器制御部が、前記送光器本体の前記追尾ガイド光の送光方が、前記測量機へ向くように、前記角度および前記角度検出器の計測値から、前記駆動部を回転駆動させるステップと、
（ｄ）前記送光器制御部が、前記送光器本体の追尾ガイド光の送光を実施させるステップと、
（ｅ）前記受光部が、追尾ガイド光を受光する受光して、前記送光器の中心の方向を検知して、前記追尾部が鉛直方向にプリズムサーチを実施して前記プリズムをロックするステップと、
を備えるように構成した。

【発明の効果】

【0011】

以上の説明から明らかなように、自動で送光口を測量機へ向ける送光器、測量システム、および自動で追尾を再開する方法に関する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る送光器を含む測量システムの概略構成を示す図である。

【図2】測量機の正面図である。

【図3】測量機の内部構造を模式的に示す概略図である。

【図4】測量機のブロック図である。

【図5】ターゲットユニットの構成を模式的にしめす側面図である。

【図6】送光器のブロック図である。

【図7】追尾開始時（追尾中）の測量機および送光器の処理を説明する説明図である。

【図8】追尾が外れた時の送光器の処理を説明する説明図である。

【図9】自動追尾再開のフローである。

【図10】第２実施形態に係る送光器を含む測量システムの概略構成を示す図である。

【図11】第２実施形態に係る送光器のブロック図である。

【図12】ポリゴンミラーおよびポリゴンミラーの周側面の展開図である。

【図13】測量機とファンビーム送光ユニットの平面図であり、効果を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の具体的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。また、以下の実施形態および変形例の説明において、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0014】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる測量システム１の概要構成を示す図である。

【0015】

測量システム１は、測量機１０、ターゲットユニット７０を含んで構成される。

【0016】

測量機１０は、測距・測角機能及び追尾機能を備えたトータルステーションである。さらに、測量機１０は受光部６０も備える。

【0017】

ターゲットユニット７０は、ポール７１の上端に測量機１０のターゲットである全周反射のプリズム７２を有する。ターゲットユニット７０は、おおむね鉛直に立てられて作業者に把持されて運搬され、測定点にポール７１の下端を概ね鉛直に設置されて、測量機１０に計測される。

【0018】

ターゲットユニット７０は、送光器９０を有する。測量機１０がプリズム７２を追尾中、送光器９０は随時各種データを測量機１０と送受信し、追尾が外れると送光器９０は測量機１０へ回動して、測量機１０へ向けて赤外光の追尾ガイド光Ｌｃを送光する。

【0019】

測量機１０の受光部６０で追尾ガイド光Ｌｃを受光して、プリズム７２の方向を検知し、プリズム７２を再びロック（視準）し、迅速に追尾を再開させることができる。

【0020】

（測量機）
測量機１０について、図２～図４を用いて説明する。図２は、測量機１０の正面図である。図３は測量機１０の内部構造を模式的に示す概略図である。

【0021】

図２及び図３に示すように、測量機１０は、基盤部１３と、この基盤部１３に対して水平方向に回転される回転台座１４とからなる測量機本体１５と、カバー部材１６とを含んで構成されている。

【0022】

基盤部１３は、三脚台２に固定される固定座１３ａと、整準ネジ（図示せず）を有する整準台１３ｂと、回転台座１４を鉛直軸Ｖ回りに水平方向に回転駆動する水平回転駆動部Ｍ１等の駆動機構を内蔵するケース１３ｃとから概略構成されている。

【0023】

回転台座１４には、一対の支持部材１７ａで構成される托架部１７が立設している。支持部材１７ａの間に測距光学系と追尾光学系の鏡筒部１８が配置されている。鏡筒部１８は、托架部１７に設けられた水平軸Ｈにより、垂直方向に回転可能に支持されている。鏡筒部１８には測距部２３および追尾部２４が収納されている。

【0024】

水平軸Ｈの一方の端部には、鏡筒部１８を垂直方向に回転駆動する鉛直回転駆動部Ｍ２が固定され、他方の端部には、鏡筒部１８の回転角度を検出するための鉛直角検出器２２が設けられている。

【0025】

托架部１７の上端部には、一対の支持部材１７ａにわたり水平に配置される薄板の水平板１９が固定されている。水平板１９の上面には、測量機制御部２９、および受光部６０が取付けられている。

【0026】

カバー部材１６は、上面に突出する突出部１６ａを有し、突出部の前面は、カバー部の前面と面一となっている。受光部６０は、水平板１９の中央で、突出部１６ａの内側となるように配置されている。

【0027】

測量機制御部２９は、制御回路基板をベースとして水平板１９の中央で、受光部６０の背後に配置されている。

【0028】

カバー部材１６の前面には、突出部１６ａの前面の設けられた受光部用窓１６ｄ、前面の中央に上下方向に伸びる鏡筒用窓１６ｂ、の二つの窓が設けられている。

【0029】

鏡筒用窓１６ｂは鏡筒部１８の光軸上に形成され、測距部２３および追尾部２４の光学系の赤外レーザ光を透過する。受光部用窓１６ｄは、受光部６０の前方に形成されており、受光部６０は、受光部用窓１６ｄ越しに、追尾ガイド光Ｌｃを受光する。

【0030】

測量機１０には図示しない表示部と入力部を持つ操作端末と接続されている。操作端末は、例えばスマートフォンやタブレットであり、アプリケーションのインストールにより測量機１０のコントローラ機能を実装される。作業者は、操作端末を作業者は持ち運び、表示部で測量状況を確認しながら、随時命令の入力を実施する。

【0031】

（ブロック図）
図４は、測量機１０の制御ブロック図である。測量機１０は、水平角検出器２１、鉛直角検出器２２、水平回転駆動部Ｍ１、鉛直回転駆動部Ｍ２、測距部２３、追尾部２４、測量機通信部２５、記憶部２６、およびこれら全てが接続される測量機制御部２９を有する。

【0032】

水平角検出器２１と鉛直角検出器２２は、回転円盤、スリット、発光ダイオード、イメージセンサを有するアブソリュートエンコーダまたはインクリメンタルエンコーダである。水平角検出器２１は回転台座１４の回転軸に設けられ、回転台座１４の水平角を検出する。鉛直角検出器２２は、鏡筒部１８の水平軸Ｈに設けられ、鏡筒部１８の鉛直角を検出する。

【0033】

水平回転駆動部Ｍ１と鉛直回転駆動部Ｍ２はモータである。測量機制御部２９に制御され、水平回転駆動部Ｍ１は回転台座１４の回転軸を動かし、鉛直回転駆動部Ｍ２は、鏡筒部１８の水平軸Ｈを動かす。両駆動部の協働により、鏡筒部１８の向きが変更される。水平角検出器２１と鉛直角検出器２２とで、測角部を構成する。水平回転駆動部Ｍ１および鉛直回転駆動部Ｍ２とで、駆動部を構成する。

【0034】

測距部２３は、送光部と受光部を備え、ターゲットである全周反射のプリズム７２を視準して、例えば赤外レーザ光等の測距光をプリズム７２に射出してその反射光を受光部で受光し、測距光と内部参照光の位相から測距する。

【0035】

追尾部２４は、測距光とは異なる波長の赤外レーザ光などの追尾光として出射する追尾送光系と、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサなどのイメージセンサを有する追尾受光系を有する。追尾部２４は、追尾光を含む風景画像と追尾光を除いた風景画像を取得し、両画像を測量機制御部２９に送る。測量機制御部２９は、両画像の差分からターゲット像の中心を求め、ターゲット位置として検出し、ターゲット像の中心と鏡筒部１８の視軸中心からの隔たりが一定値以内に収まるように、常に鏡筒部１８がターゲットの方向を向くように、自動追尾する。

【0036】

測量機通信部２５は、外部ネットワークとの通信を可能にするものであり、例えば、インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いてインターネットに接続し、送光器９０と情報の送受信を行う。無線通信はこれに制限されず、bluetooth（登録商標）などの既知の無線通信を使用することができる。

【0037】

記憶部２６は、例えばハードディスクドライブなどの記憶媒体であり、演算制御のためのプログラムが格納されている。取得した測定データや受領データも記憶される。

【0038】

受光部６０は、受光センサであり、追尾ガイド光Ｌｃを受光する。受光部６０は測量機１０の正面に配置されており、追尾ガイド光Ｌｃを送光する送光器９０の水平方向を検知する。

【0039】

測量機制御部２９は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭ等を集積回路に実走したマイクロコントローラであり、測量機１０の機器がすべて接続され、これらを制御する。例えば、水平回転駆動部Ｍ１，鉛直回転駆動部Ｍ２の制御、測距部２３および追尾部２４の発光制御、プリズム７２の自動追尾、自動視準、測距および測角、受光部６０の制御、測量機通信部２５を介した測定データや命令の送受信などである。

【0040】

（ターゲットユニット）
次にターゲットユニット７０について図面と共に説明する。図５はターゲットユニット７０の側面図である。図１のターゲットユニット７０の斜視図も参照のこと。

図１および図５に示すように、ターゲットユニット７０は、ポール７１の上端にプリズム７２が取付けられている。プリズム７２の光学中心は、ポール７１の中心軸を通過し、プリズム７２の光学中心とポール７１下端までの距離（取付高）は既知となっている。

【0041】

さらに、プリズム７２の上部には、送光器９０が設けられている。

【0042】

送光器９０はターゲットユニット７０の上部に取付けられる送光器ベース部９８と、送光器ベース部９８上部に、鉛直軸Ｘ２に対して水平方向に回動可能に支持される送光器本体９６とで構成される。送光器９０は、鉛直軸Ｘ２をポール７１の中心軸と一致させてプリズム７２の上部に取付けられている。送光器本体９６の周側面には、追尾ガイド光Ｌｃが送光される送光口９５が設けられている。

【0043】

図６は送光器９０の制御系ブロック図である。送光器９０は、ＩＭＵ９１、送光器駆動部９２、送光器角度検出器９３、送光器通信部９４、送光ユニット９７に含まれるレーザ光源９７ａ、およびこれらを制御する送光器制御部９９を備える。

【0044】

ＩＭＵ９１は、慣性計測装置（Inertial Navigation Unit）であり、３軸ジャイロと３方向の加速度計によって構成され、３軸方向の角速度と加速度を計測する。ＩＭＵ９１は、計測中心点がポール７１の中心軸を通過するように配置されている。

【0045】

送光器駆動部９２はモータであり、鉛直軸Ｘ２を中心として送光器本体９６を水平回転駆動する。

【0046】

送光器角度検出器９３はエンコーダであり、鉛直軸Ｘ２の回転角度を検出する。本実施形態においては、追尾ガイド光Ｌｃの送光方向を基準方向ＡＸとしており、基準方向ＡＸの回転角度を検出する。

【0047】

送光器通信部９４は、測量機通信部２５と同等の構成を備え、測量機１０と情報の送受信が可能となっている。

【0048】

送光ユニット９７は、レーザ発光ダイオードをレーザ光源９７ａと、レンズ９７ｂを有し、レーザ光源９７ａから出射した光を、レンズ９７ｂにより、送光口９５から追尾ガイド光Ｌｃとして水平方向（鉛直軸Ｘ２の直行方向）に送光する。送光器９０においては、鉛直軸Ｘ２から追尾ガイド光Ｌｃが送光される方向を基準方向ＡＸとしている。

【0049】

送光器制御部９９は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭ等を集積回路に実走したマイクロコントローラであり、送光器９０の機器に接続され、これらを制御する。例えば、送光ユニット９７の点灯制御や送光器角度検出器９３およびＩＭＵ９１の検出データの演算処理、送光器駆動部９２の制御や、測量機１０との送光器通信部９４を介したデータの送受信である。また、メモリも有し、プログラムが収納され、受信データや計測データも格納される。

【0050】

送光器制御部９９は、測量機１０がプリズム７２を追尾中、随時、ＩＭＵ９１の計測値を取得し、測量機１０から計測データから算出されたプリズム７２の移動方向、および測量機１０の水平方向角を受信する。そしてこれら計測値から現在の送光器９０の基準方向ＡＸと測量機１０との方位角の差分値を演算して、送光器９０の基準方向ＡＸを、測量機１０へ向けることができるようにする（詳しくは後述）。

【0051】

追尾部２４によるプリズム７２の追尾が外れた場合、送光器制御部９９は、直ちに追尾が外れる直前の測量機１０の方向へ基準方向ＡＸを向けるように、送光器駆動部９２を制御して、送光器９０の基準方向ＡＸ、すなわち送光方向を測量機１０へ向け、レーザ光源９７ａを点灯して、追尾ガイド光Ｌｃを送光させる。

【0052】

本実施形態においては、送光器本体９６は水平方向にのみ駆動されるが、送光方向を鉛直方向にも駆動できるように鉛直回転駆動されるように鉛直回転駆動部を設けてもよい。追尾ガイド光Ｌｃは赤外光であるため、作業者が光を視認することはない。

【0053】

（追尾再開方法）
送光器９０は、追尾が外れた場合、自動で測量機１０へ向けて回動し、追尾ガイド光Ｌｃを送光し、測量機１０が追尾再開するのを容易とする機能を有する。これを、図を用いて詳しく説明する。

【0054】

図７は、追尾が開始時（追尾中）の測量機１０および送光器９０の処理を示す。図８は、追尾が外れた際の、送光器９０の処理を示す。

【0055】

プリズム７２を追尾部２４がロックし、追尾を開始すると、測量機１０はその旨を送光器９０へ送信する。これにより、送光器９０も追尾時の処理を開始する。

【0056】

ついで測量機１０は、プリズム７２の測距・測角の実施を行う。追尾中は随時プリズム７２の測距・測角が実施される。測量機制御部２９は、測距・測角データから、測量機１０のプリズム７２への水平方向角Ｈｍ、および計測値の差分値からプリズム７２の移動方向Ｈｔを算出して送光器９０へ送信する。

【0057】

測距・測角データの演算処理は、測量機制御部２９で行われ、演算結果が送光器９０へ送信されるが、測距・測角データが送光器９０に送信され、データの演算処理を送光器制御部９９で行ってもよい。

【0058】

送光器９０は、追尾時の処理として、まずＩＭＵ９１による計測を開始する。ＩＭＵ９１は、随時加速度および角速度の計測を行う。計測値は、計測時がわかるように、計測時の時間情報とともに収納される。

【0059】

加速度により、送光器９０（すなわちプリズム７２）の移動方向が算出される。図７に示すように、追尾時は、測量機１０から取得したプリズム７２の移動方向Ｈｔ（図７白色太矢印）と、ＩＭＵ９１から算出されたプリズム７２の移動方向Ｔ１（図７黒色太矢印）は一致することとなる。これにより、取得データの同期や補正を図ることもできる。

【0060】

追尾時は、測量機１０は常に光軸をプリズム７２に向けていることから、測量機１０からみたプリズム７２の方向（矢印ＤＲ１）と、プリズム７２にみた測量機１０の方向（矢印ＤＲ２）が、真逆方向となる。

【0061】

次に、追尾が外れた場合の測量機１０および送光器９０の処理を、図８を用いて説明する。

【0062】

追尾が外れた場合、まず測量機１０は、追尾が外れた旨を送光器９０に送付する。これにより、送光器９０も追尾が外れた場合の処理を開始する。

【0063】

測量機１０がプリズム７２をロックしていないため、測量機１０からみたプリズム７２の方向（矢印ＤＲ１）と、プリズム７２にみた測量機１０の方向（矢印ＤＲ２）は、真逆としても一致はしない。そこで、追尾が外れる直前に取得した、測量機１０の取得データと送光器９０から取得データを突き合わせる処理を行う。

【0064】

送光器制御部９９は、ＩＭＵ９１の計測値により、追尾が外れる直前の送光器９０（すなわちプリズム７２）の移動方向Ｔ１を取り出す。送光器制御部９９は、送光器角度検出器９３で計測を行い、この移動方向Ｔ１に対する基準方向ＡＸの方位角ＡＮ２を演算する。

【0065】

また、送光器制御部９９は、測量機１０から受領した測距・測角データから、追尾が外れる直前の、プリズム７２の移動方向Ｈｔおよび測量機１０のプリズム７２への水平方向角Ｈｍのデータを取り出す。送光器制御部９９は、測量機１０のプリズム７２への水平方向角Ｈｍの対向方向として、水平方向角Ｈｍ＋１８０度を演算して、送光器９０における測量機１０への方向角とする。これは、測量機１０は、追尾中は常に光軸をプリズム７２に向けていることから、測量機１０からみたプリズム７２の方向（矢印ＤＲ１）は、真逆方向が、プリズム７２にみた測量機１０の方向（矢印ＤＲ２）ことに基づく。プリズム７２の移動方向Ｈｔに対する水平方向角Ｈｍ＋１８０度の方位角ＡＮ１を演算する。

【0066】

そして、方位角ＡＮ１と方位角ＡＮ２の差分値を角度ＡＮ３として算出する。角度ＡＮ３は、基準方向ＡＸと測量機１０との方向の差分を角度で示したものである。送光器制御部９９は、送光器駆動部９２を制御して、角度ＡＮ３だけ送光器本体９６を水平回転させて、基準方向ＡＸを測量機１０へ向ける。そして、送光器制御部９９は、レーザ光源９７ａを点灯させて、追尾ガイド光Ｌｃを測量機１０へ向けて送光させる。

【0067】

測量機１０が受光部６０で追尾ガイド光Ｌｃを受光することで、追尾ガイド光Ｌｃの中心の水平方向が検知され、ついで鏡筒部１８が上下方向に駆動されることで、プリズム７２をロックする。

【0068】

追尾が再開されると、送光器９０は追尾ガイド光Ｌｃの送光を停止し、追尾時の処理モードに移行する。

【0069】

従来は、全く手掛かりのない状態でも、全方向を追尾光で走査することで、プリズムをロックすることができるが、時間がかかるという問題があった。送光器９０は、上記方法により、追尾ガイド光Ｌｃを測量機１０に向けていつでも送ることができる。作業者が追尾ガイド光Ｌｃ方向を測量機１０へ向ける必要がなく、ロックが外れた場合には自動で測量機１０に向けて回転し、追尾ガイド光Ｌｃが送光される。

【0070】

測量機１０も送光器９０からＩＭＵ９１の計測データを随時受信するように構成すると好ましい。プリズム７２の移動方向や速度が分かり、移動速度が速い場合にはプリズム７２の測距・測角の間隔を短くするなどして、追尾を外れにくくすることができる。また追尾が外れてしまった場合でも、より直近のデータを使用できるため、追尾再開するまでの時間の短縮を図ることができる。測量機１０が追尾が外れた場合に、振り向くべき方向も推測できる。

【0071】

従来の測量機では、追尾部の送光部が追尾光を照射して、反射光を受光部で受光して、走査を行っていた。この場合、受光部が受光するのは反射光であるため、受光量は少ない。これに対し、測量機１０は、ターゲット側から送光される追尾ガイド光Ｌｃを、受光部６０で受光するため、受光量も多く検出しやすい。このため、より迅速にプリズム７２をロックすることができる。

【0072】

本実施形態においては、送光器９０は、追尾が外れてから、送光器本体９６を回転させたが、随時算出された角度ＡＮ３を基に、送光器制御部９９が送光器駆動部９２を駆動させて、基準方向ＡＸが、常に測量機１０の方向へ向けられるように構成してもよい。

【0073】

（追尾継続フロー）
上記構成を用いて、追尾開始をすると、追尾が外れても自動で追尾を再開する自動追尾継続フローについて説明する。

【0074】

図９は、自動追尾継続のフローである。測量機１０と送光器９０が同時に処理を行う場合もあるため、測量機１０の処理をステップＳ１０１～ステップＳ１１１、送光器９０の処理をステップＳ２０１～ステップＳ２１１として説明する。

【0075】

まず、ステップＳ１０１で、測量機１０の追尾部２４がプリズム７２をロックし、追尾が開始される。

【0076】

次に、ステップＳ１０２で、測量機１０は、送光器９０へ、追尾処理を開始するように、命令を受信する。命令を受信した送光器９０の処理は後述する。

【0077】

次に、ステップＳ１０３で、測量機１０は、ロックしたプリズム７２の測距・測角を実施する。測距・測角は、所定時間の間隔で、随時実行される。

【0078】

次に、ステップＳ１０４で、測量機制御部２９は、測距・測角によって取得された計測値から、プリズム７２（すなわち送光器９０）の移動方向Ｈｔおよび測量機１０の水平方向角Ｈｍを演算し、演算結果を送光器９０に送信する。

【0079】

次に、ステップＳ１０５に移行して、追尾が継続中であれば、ステップＳ１０３に戻る。追尾が外れてしまった場合は、ステップＳ１０６に移行する。

【0080】

ステップＳ１０６で、追尾再開の処理を実行するように、送光器９０に命令を送信する。

【0081】

次に、ステップＳ１０７で、送光器９０が送光する追尾ガイド光Ｌｃを受光部６０で受光する。これにより送光器９０の中心の水平方向が検知される。

【0082】

次に、ステップＳ１０８に移行し、測量機１０は、追尾部２４が追尾光を照射しながら、鏡筒部１８を上下方向に駆動させて、プリズム７２を上下方向にサーチする。

【0083】

次に、ステップＳ１０９に移行し、追尾部２４がプリズム７２をロックする。

【0084】

次に、ステップＳ１１０に移行して、プリズムロックされ、追尾が再開されたため、測量機１０は、追尾再開処理を終了するように送光器９０へ命令を送信する。

【0085】

次に、ステップＳ１１１に移行して、追尾が再開される。ステップＳ１０１に戻る。

【0086】

ついで送光器９０の処理フローについて説明する。

【0087】

まず、ステップＳ２０１で、測量機１０から、追尾処理開始の命令を受信する（ステップＳ１０２参照）。命令を受信した送光器９０は、追尾処理を開始する。

【0088】

次に、ステップＳ２０２に移行して、ＩＭＵ９１が計測を開始する、ＩＭＵ９１による３軸加速度および３軸角速度の計測は、所定時間の間隔で、随時実行される。

【0089】

次に、ステップＳ２０３に移行して、測量機１０から、プリズム７２（すなわち送光器９０）の移動方向Ｈｔおよび測量機１０の水平方向角Ｈｍを受信する（ステップＳ１０４参照）。ステップＳ２０２およびステップＳ２０３はステップＳ２０４まで継続的に行われる。

【0090】

次に、ステップＳ２０４で、送光器９０は、測量機１０から追尾再開の処理の命令を受信する（ステップＳ１０６参照）。これにより、送光器９０は追尾再開のためのフロー（ステップＳ２０５～ステップＳ２０９）を実施する。

【0091】

ステップＳ２０５に移行し、追尾再開の処理を実行するように、送光器９０に命令を送信する。ＩＭＵ９１の計測データ、および送光器角度検出器９３の計測データから、方位角ＡＮ２と、移動方向Ｔ１を算出する。

【0092】

次に、ステップＳ２０６に移行し、ステップＳ２０３で受信したプリズム７２の移動方向Ｈｔおよび測量機１０の水平方向角Ｈｍに、ステップＳ２０５の演算した結果を合致させ、角度ＡＮ３を算出する。

【0093】

次に、ステップＳ２０７に移行し、ステップＳ２０６で算出した角度ＡＮ３だけ送光器本体９６を回転させて、基準方向ＡＸを測量機１０へ向ける。

【0094】

次に、ステップＳ２０８に移行し、送光器９０から追尾ガイド光Ｌｃが送光される。測量機１０の受光部６０は、追尾ガイド光Ｌｃを受光する（ステップＳ１０７参照）。

【0095】

次に、ステップＳ２０９に移行し、測量機１０から、追尾再開処理を終了の命令を受信する（ステップＳ１１０参照）。

【0096】

次に、ステップＳ２１０に移行し、送光器９０は、追尾ガイド光Ｌｃを消灯して送光を停止する。

【0097】

上記処理のフローにより、追尾が外れても、自動で追尾再開のための処理が行われ、作業者は何もしなくても、追尾が再開される。

【0098】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態と同等の構成を持つものは、同じ符号を付して、詳しい説明は省略する。

【0099】

図１０は、第２実施形態にかかるターゲットユニット１７０を含む測量システム１０１の概要構成を示す図である。

【0100】

測量システム１０１は、測量機１０、ターゲットユニット１７０を含んで構成される。

【0101】

ターゲットユニット１７０は、ポール７１の上端に備えられるプリズム７２、および送光器１９０を備える。送光器１９０は、送光ユニット９７の代わりにファンビーム送光ユニット２００を有する以外は、第１実施形態の送光器９０と同等の構成を有する。ファンビーム送光ユニット２００は、追尾ガイド光Ｌｃ２として、鉛直方向に狭く、水平方向に広がりを有するファンビームを送光する。ファンビームは、水平方向に一対に送光される。一対のファンビームは、水平方向に異なる方向でなおかつ一部が重複するように、送光されて上下方向に走査させる。

【0102】

測量機１０は受光部６０でファンビームである追尾ガイド光Ｌｃ２を受光する以外は、測量機１０と同等の構成である。本実施形態においては、測量機制御部２９は、受光部６０が、所定時間以内にファンビームを受光する回数をカウントする。追尾ガイド光Ｌｃ２は一対のファンビームが上下方向に走査されており、受光部６０がファンビームを受光する回数により、送光器１９０は測量機１０の方向を検知して、基準方向ＡＸを測量機１０へ向けることを補助する構成となっている（後述）。

【0103】

（ファンビーム送光ユニット）
図１１はファンビーム送光ユニット２００を含む送光器１９０のブロック図である。

【0104】

ファンビーム送光ユニット２００は、レーザ光を発するレーザ光源２０１と、レーザ光源２０１の出射光を水平方向に広げるシリンドリカルレンズ２０２と、周面が反射面で構成されるポリゴンミラー２０７と、ポリゴンミラー２０７を回転駆動させるモータＭ３を有する。

【0105】

シリンドリカルレンズ２０２に入射した光は水平方向に広げられた扇形のビームに形成され、中心軸Ｘ３を中心にモータＭ３で回転駆動されたポリゴンミラー２０７の周面で反射され、水平方向に長く、鉛直方向に短いファンビームが上下方向に走査される。

【0106】

送光器１９０の送光器制御部１９９は、送光ユニット９７の代わりにファンビーム送光ユニット２００を制御する以外は、送光器制御部９９と同等の構成を備える。送光器制御部１９９は、モータＭの回転駆動、およびレーザ光源２０１の点灯制御も行う。

【0107】

（ポリゴンミラーの形態）
ポリゴンミラー２０７およびポリゴンミラー２０７で走査されるファンビームについて図を用いて詳しく説明する。

【0108】

図１２は、ポリゴンミラー２０７の説明図である。図１２（Ａ）はポリゴンミラー２０７の斜視図である。図１２（Ｂ）は、ポリゴンミラー２０７の周側面の展開図である。

【0109】

ポリゴンミラー２０７は略正六角柱の外形を有し、周側面として、六つの反射面として、第１反射面２０８ａ、第２反射面２０８ｂ、第３反射面２０８ｃ、第４反射面２０８ｄ、第５反射面２０８ｅ、第６反射面２０８ｆ、の六面が等間隔に形成されている。さらに、全ての反射面の一方の辺が接続される左端面２１０ａ、全ての反射面の他方の辺が接続される右端面２１０ｂを有する。

【0110】

ポリゴンミラー２０７はモータＭ３により、中心軸Ｘ３を中心に回転駆動されて、反射面２０８ａ～２０８ｆに入射した光を回転方向に走査する。本実施形態においては、ポリゴンミラー２０７は中心軸Ｘ３を略水平に配置され、ファンビームはおおむね水平方向に広がって入射し、上下方向に走査される。

【0111】

第１反射面２０８ａ、第４反射面２０８ｄは、僅かに左端面２１０ａへ傾いて形成されており、入射したファンビームを僅かに左端面２１０ａ寄りに反射させる。ポリゴンミラー２０７の６つ反射面の内、これら二面に反射されて相対的に左寄りに出射されるファンビームを第１ファンビームＢ１と称する。

【0112】

これに対し、第２反射面２０８ｂ、第３反射面２０８ｃ、第５反射面２０８ｅ、および第６反射面２０８ｆは、僅かに右端面２１０ｂ側に傾いており、入射したファンビームを僅かに右端面２１０ｂ寄りに反射される。ポリゴンミラー２０７の６面の反射面の内、これら四面に反射されて相対的に右寄りに出射されるファンビームを第２ファンビームＢ２と称する。

【0113】

ポリゴンミラー２０７は、入射光を、相対的に左右に分けて反射する。相対的に左右方向に分けてファンビームを反射する方法はこれに限られず、反射面２０８ａ～２０８ｆに表面加工を施して、反射方向を調整するなど、他の公知の方法を用いてもよい。

【0114】

（ファンビームの形態）
上記構成による送光器１９０の効果を図１３と共に説明する。図１２は平面視した送光器１９０とファンビームであり、主として送光器１９０によるファンビームの形態を説明する説明図である。

【0115】

図１１に示すように、ポリゴンミラー２０７で反射された第１ファンビームＢ１と第２ファンビームＢ２は、水平方向に主照射方向を異ならしめながら、一部では重複するように送光される。

【0116】

前述のように、送光器９０は、追尾が外れると、基準方向ＡＸを測量機１０へ向くように回動した。同様に、同等の構成を有する送光器１９０も、基準方向ＡＸ５を測量機１０へ向くように回動する。送光器１９０は、送光器１９０の基準方向ＡＸ５を、第１ファンビームＢ１と第２ファンビームＢ２の重複する領域の中央となるように設定されている。重複する領域は、第１ファンビームＢ１と第２ファンビームＢ２の水平方向の広がりに対して、狭く設定されていると好ましい。

【0117】

第１ファンビームＢ１は、ポリゴンミラー２０７の六面ある反射面の内、二面から反射されている。第２ファンビームＢ２は、ポリゴンミラー２０７の六面ある反射面の内、四面から反射されている。このため、第１ファンビームＢ１と第２ファンビームＢ２は、ポリゴンミラー２０７が一回転する時間（周期）ごとに、受光部６０で受光される回数が異なることから、どちらのファンビームであるか判別することができる。これを用いて、送光器１９０の基準方向ＡＸ５を中心とした測量機１０の方向を検知することができる。

【0118】

第１ファンビームＢ１のみが走査される領域を第１領域ＡＲ１、第２ファンビームＢ２のみが走査される領域を第２領域ＡＲ２、第１ファンビームＢ１および第２ファンビームＢ２が送光される領域を第３領域ＡＲ３とする。

【0119】

送光器９０と同様に、送光器１９０は追尾されると、ＩＭＵ９１での計測を開始し、測量機１０から計測データを随時受信する。追尾が外れると、送光器制御部９９は、基準方向ＡＸ５を測量機１０へ向けるように回転駆動され、測量機１０へ向けて追尾ガイド光Ｌｃ２として、水平方向に広がる第１ファンビームＢ１および第２ファンビームＢ２が上下方向に走査される。

【0120】

従来は、追尾が切れると、測量機はどの方向にプリズムがあるかわからず、送光器からファンビームが送光されても、最初からファンビームを受光することは難しかった。しかし、送光器１９０は、送光器９０と同様に、基準方向ＡＸ５を測量機１０へ向けて回動し、追尾ガイド光Ｌｃ２を送光する。このため、水平方向に大きく広がる一対のファンビームからなる追尾ガイド光Ｌｃを、測量機１０の受光部６０で受光することができる。また、第１ファンビームＢ１と第２ファンビームＢ２は、水平方向には異なる方向へ向けて反射されることから、左右方向へ反射を振り分けていない場合のファンビームの水平方向の広がりよりも、全体として水平方向により大きく広がる構成となっており、測量機１０はより追尾ガイド光Ｌｃを受光しやすいものとなっている。

【0121】

測量機１０が第１領域ＡＲ１に配置されていた場合、受光部６０が第１ファンビームＢ１のみ受光する。この検出結果を受けて、送光器１９０は、測量機１０へ基準方向ＡＸ５を向くように、送光器１９０が水平方向で左方に回転する。これにより、受光部６０が第１ファンビームＢ１および第２ファンビームＢ２を受光すると、測量機１０は第３領域ＡＲ３に入ったと判断される。

【0122】

同様に、測量機１０が第２領域ＡＲ２に配置されていた場合、受光部６０が第２ファンビームＢ２のみ受光する。この検出結果を受けて、送光器１９０が水平方向で右方に回転する。これにより、受光部６０が第１ファンビームＢ１および第２ファンビームＢ２を受光すると、測量機１０は第３領域ＡＲ３に入ったと判断される。

【0123】

測量機１０が受光部６０で受光することにより、第３領域ＡＲ３の中央、すなわち基準方向ＡＸ５を、測量機１０に向けることができる。

【0124】

測量機１０の受光回数により、送光器１９０は、測量機１０の方向を補正することができる。

【0125】

追尾が切れる直前まで、測量機１０はプリズム７２を追尾していたことから、視準方向を送光器１９０方向へ向けていた。このため、追尾が外れる直前の方向へ基準方向ＡＸ５を向けると、両者が正対していた状態となる。そこから追尾が外れた状態となったため、追尾ガイド光Ｌｃを受光して測量機１０の配置が、中心よりも左側の第１領域ＡＲ１であった場合、測量機１０からも相対的に送光器１９０に水平方向に左側にあることとなる。測量機１０は鏡筒部１８を鉛直方向に走査しながら、水平方向に左僅かに回動させて、プリズム７２をロックする。

【0126】

同様に、測量機１０が中心より右側の第２領域ＡＲ２であった場合、測量機１０からも相対的に送光器１９０に水平方向に右側にあることとなる。測量機１０は鏡筒部１８を鉛直方向に走査しながら、水平方向に右僅かに回動させて、プリズム７２をロックする。

【0127】

測量機１０は追尾が外れる直前まで追尾を行っていたため、追尾が外れて、現在の視準方向の近傍に、プリズム７２は存在する。サーチを行う場合、追尾が外れた位置から、サーチを行うべき方向が、左方であるか右方であるかだけでも知ることができれば、プリズム７２を見つけ出すことは容易である。本構成により、測量機１０はサーチ方向を検知でき、測量機１０の追尾再開までの時間を短縮することができる。

【0128】

以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0129】

１ ：測量システム
１０ ：測量機
２１ ：水平角検出器
２２ ：鉛直角検出器
２３ ：測距部
２４ ：追尾部
６０ ：受光部
７２ ：プリズム
９０ ：送光器
９１ ：ＩＭＵ（慣性計測装置）
９２ ：送光器駆動部（駆動部）
９３ ：送光器角度検出器（角度検出器）
９４ ：送光器通信部
９６ ：送光器本体
９９ ：送光器制御部
ＡＮ１ ：方位角
ＡＮ２ ：方位角
ＡＮ３ ：角度
Ｈｔ ：移動方向（第１移動方向）
Ｌｃ ：追尾ガイド光
Ｔ１ ：移動方向（第２移動方向）

【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】