特開 2025-30275 撮像装置及び測量システム

(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】P2025030275

(43)【公開日】2025-03-07

(54)【発明の名称】撮像装置及び測量システム

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20250228BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 103C

G01C15/00 103A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023135428

(22)【出願日】2023-08-23

(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】光学系の小型化及び装置全体の小型化を図る撮像装置及び測量システムを提供する。
【解決手段】測設作業者に方向を示す２色のガイド光１９をガイド光軸１８に沿って照射するガイド光照射部１６と、撮像光軸２１に沿って入射した外光に基づき画像を取得する撮像部１７とを有し、前記ガイド光照射部と前記撮像部は前記ガイド光軸と前記撮像光軸のいずれか一方をいずれか他方と同軸となる様に偏向する偏向光学部材４２と、該偏向光学部材によって同軸とされた前記ガイド光軸と前記撮像光軸上に設けられた投受光レンズ群３４とを有し、前記ガイド光照射部は更に前記ガイド光を前記偏向光学部材に向って反射するガイド光反射部３６ｂを有する様構成された。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測設作業者に方向を示す２色のガイド光をガイド光軸に沿って照射するガイド光照射部と、撮像光軸に沿って入射した外光に基づき画像を取得する撮像部とを有し、前記ガイド光照射部と前記撮像部は前記ガイド光軸と前記撮像光軸のいずれか一方をいずれか他方と同軸となる様に偏向する偏向光学部材と、該偏向光学部材によって同軸とされた前記ガイド光軸と前記撮像光軸上に設けられた投受光レンズ群とを有し、前記ガイド光照射部は更に前記ガイド光を前記偏向光学部材に向って反射するガイド光反射部を有する様構成された撮像装置。

【請求項2】

前記撮像部は、前記偏向光学部材よりも受光側に配置された撮像レンズを更に有し、前記投受光レンズ群と前記撮像レンズによりテレフォトレンズを構成する様構成された請求項１に記載の撮像装置。

【請求項3】

前記ガイド光照射部と前記撮像部は２つのプリズムを接合させた投受光プリズムを有し、前記偏向光学部材は前記２つのプリズムの接合面に形成されたビームスプリッタ膜である請求項１に記載の撮像装置。

【請求項4】

前記偏向光学部材は、前記ガイド光軸と前記撮像光軸の交差位置に配置されたビームスプリッタである請求項１に記載の撮像装置。

【請求項5】

前記ガイド光照射部は、白色光を発する光源を更に有し、前記投受光プリズムの入射面は前記ガイド光軸と直交し、表面には分光透過率の異なる２つの領域を有する発色要素が形成され、前記白色光が前記発色要素を透過することで前記２つの領域の境界を境界とする２色の前記ガイド光が生成される様構成された請求項３に記載の撮像装置。

【請求項6】

前記ガイド光照射部は、白色光を発する光源と前記ガイド光を前記ビームスプリッタに向って反射するミラーとを有し、該ミラーには分光透過率の異なる２つの領域を有する発色要素が形成され、前記白色光が前記発色要素を介して前記ミラーに反射されることで、前記２つの領域の境界を境界とする２色の前記ガイド光が生成される様構成された請求項４に記載の撮像装置。

【請求項7】

測量装置と、該測量装置と通信可能なターゲットポールと、前記測量装置に設けられた請求項１～請求項６のうちのいずれか１項に記載の撮像装置とを有する測量システムであって、前記ターゲットポールは、下端が所定の測設点と合致する様設置されるポールと、該ポールの上端に設けられたプリズムと、前記ポールの中途部に設けられた端末装置とを有し、前記測量装置は、測距光を前記ガイド光の境界面内に照射し前記プリズム迄の距離を求める測距部と、前記測量装置を水平回転させると共に測距光を鉛直方向に偏向させ該測距光を所定の方向に射出する為の駆動部と、前記測距光の射出方向を検出する測角部と、前記測距部と前記駆動部と前記撮像装置とを制御する演算制御部とを有し、該演算制御部は２色の前記ガイド光の境界に位置する前記プリズムを測定し、該プリズムと前記測設点迄の距離と方向を演算し、演算結果を前記端末装置に送信する様に構成された測量システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業者を測設点迄誘導する為のガイド光を照射すると共に、外光を受光して画像を取得する撮像装置及び測量システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

測設作業に於いて、測設作業者を杭打ち点等の測設点に誘導する為の装置としてガイド光を照射するガイド光照射装置が知られている。

【0003】

ガイド光照射装置は、主に所定の測定対象物の３次元座標を測定する為の測量装置と一体に設けられる。又、測量装置に於いては、カメラで画像を取得し、取得した画像に基づき測定対象物の視準を行う場合がある。

【0004】

然し乍ら、ガイド光照射装置とカメラとがそれぞれ独立した光学系を有している為、部品点数の増加、装置全体の光学系の大型化が懸念され、ガイド光照射装置とカメラとを一体に組込んだ装置は製造されていなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第７１７８３１０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、光学系の小型化及び装置全体の小型化を図る撮像装置及び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、測設作業者に方向を示す２色のガイド光をガイド光軸に沿って照射するガイド光照射部と、撮像光軸に沿って入射した外光に基づき画像を取得する撮像部とを有し、前記ガイド光照射部と前記撮像部は前記ガイド光軸と前記撮像光軸のいずれか一方をいずれか他方と同軸となる様に偏向する偏向光学部材と、該偏向光学部材によって同軸とされた前記ガイド光軸と前記撮像光軸上に設けられた投受光レンズ群とを有し、前記ガイド光照射部は更に前記ガイド光を前記偏向光学部材に向って反射するガイド光反射部を有する様構成された撮像装置に係るものである。

【0008】

又本発明は、前記撮像部は、前記偏向光学部材よりも受光側に配置された撮像レンズを更に有し、前記投受光レンズ群と前記撮像レンズによりテレフォトレンズを構成する様構成された撮像装置に係るものである。

【0009】

又本発明は、前記ガイド光照射部と前記撮像部は２つのプリズムを接合させた投受光プリズムを有し、前記偏向光学部材は前記２つのプリズムの接合面に形成されたビームスプリッタ膜である撮像装置に係るものである。

【0010】

又本発明は、前記偏向光学部材は、前記ガイド光軸と前記撮像光軸の交差位置に配置されたビームスプリッタである撮像装置に係るものである。

【0011】

又本発明は、前記ガイド光照射部は、白色光を発する光源を更に有し、前記投受光プリズムの入射面は前記ガイド光軸と直交し、表面には分光透過率の異なる２つの領域を有する発色要素が形成され、前記白色光が前記発色要素を透過することで前記２つの領域の境界を境界とする２色の前記ガイド光が生成される様構成された撮像装置に係るものである。

【0012】

又本発明は、前記ガイド光照射部は、白色光を発する光源と前記ガイド光を前記ビームスプリッタに向って反射するミラーとを有し、該ミラーには分光透過率の異なる２つの領域を有する発色要素が形成され、前記白色光が前記発色要素を介して前記ミラーに反射されることで、前記２つの領域の境界を境界とする２色の前記ガイド光が生成される様構成された撮像装置に係るものである。

【0013】

更に又本発明は、測量装置と、該測量装置と通信可能なターゲットポールと、前記測量装置に設けられた上記の撮像装置とを有する測量システムであって、前記ターゲットポールは、下端が所定の測設点と合致する様設置されるポールと、該ポールの上端に設けられたプリズムと、前記ポールの中途部に設けられた端末装置とを有し、前記測量装置は、測距光を前記ガイド光の境界面内に照射し前記プリズム迄の距離を求める測距部と、前記測量装置を水平回転させると共に測距光を鉛直方向に偏向させ該測距光を所定の方向に射出する為の駆動部と、前記測距光の射出方向を検出する測角部と、前記測距部と前記駆動部と前記撮像装置とを制御する演算制御部とを有し、該演算制御部は２色の前記ガイド光の境界に位置する前記プリズムを測定し、該プリズムと前記測設点迄の距離と方向を演算し、演算結果を前記端末装置に送信する様に構成された測量システムに係るものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、測設作業者に方向を示す２色のガイド光をガイド光軸に沿って照射するガイド光照射部と、撮像光軸に沿って入射した外光に基づき画像を取得する撮像部とを有し、前記ガイド光照射部と前記撮像部は前記ガイド光軸と前記撮像光軸のいずれか一方をいずれか他方と同軸となる様に偏向する偏向光学部材と、該偏向光学部材によって同軸とされた前記ガイド光軸と前記撮像光軸上に設けられた投受光レンズ群とを有し、前記ガイド光照射部は更に前記ガイド光を前記偏向光学部材に向って反射するガイド光反射部を有する様構成されたので、前記ガイド光照射部と前記撮像部とにそれぞれレンズを設ける必要がなく、部品点数の低減及び光学系の小型化が図れ、前記ガイド光照射部と前記撮像部とを同一の装置に一体に組込むことができる。

【0015】

又本発明によれば、測量装置と、該測量装置と通信可能なターゲットポールと、前記測量装置に設けられた上記の撮像装置とを有する測量システムであって、前記ターゲットポールは、下端が所定の測設点と合致する様設置されるポールと、該ポールの上端に設けられたプリズムと、前記ポールの中途部に設けられた端末装置とを有し、前記測量装置は、測距光を前記ガイド光の境界面内に照射し前記プリズム迄の距離を求める測距部と、前記測量装置を水平回転させると共に測距光を鉛直方向に偏向させ該測距光を所定の方向に射出する為の駆動部と、前記測距光の射出方向を検出する測角部と、前記測距部と前記駆動部と前記撮像装置とを制御する演算制御部とを有し、該演算制御部は２色の前記ガイド光の境界に位置する前記プリズムを測定し、該プリズムと前記測設点迄の距離と方向を演算し、演算結果を前記端末装置に送信する様に構成されたので、前記ガイド光照射部と前記撮像部とにそれぞれレンズを設ける必要がなく、部品点数の低減及び光学系の小型化が図れ、前記ガイド光照射部と前記撮像部とを同一の装置に一体に組込む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】

【0016】

【図1】第１の実施例に係る測量システムの概要を説明する説明図である。

【図2】第１の実施例に係る測量装置の構成を示す構成図である。

【図3】第１の実施例に係る撮像装置の要部を示す説明図である。

【図4】第１の実施例に係る発色要素の説明図である。

【図5】第１の実施例に係る白色光の分光特性、ダイクロイック膜の膜透過率特性、ダイクロイック膜の透過後白色光の分光特性を示すグラフである。

【図6】第２の実施例に係る撮像装置の要部を示す説明図である。

【図7】第３の実施例に係る撮像装置の要部を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

【0018】

先ず、図１に於いて、本発明の実施例に係る測量システムの概略について説明する。

【0019】

測量システム１は、測量装置２とターゲットポール３とを有している。尚、図１中では、該ターゲットポール３が測設点４に設置された状態を示している。前記測量装置２は既知の３次元座標を有する設置点に設置され、視準方向は前記測設点４に設定される。

【0020】

前記測量装置２は、例えば追尾機能を有するトータルステーションであり、三脚５等の支持装置を介して設置されている。又、前記測量装置２は、機械中心（器械点）を基準とした所望の測定点の３次元座標を測定できると共に、前記器械点の高さに基づき前記設置点を基準とした前記ターゲットポール３が設置された前記測設点４の３次元座標を測定可能となっている。

【0021】

前記測量装置２は、前記三脚５上に設けられた整準部６と、該整準部６上に水平回転可能に設けられた測量装置本体７とを有している。又、該測量装置本体７の上面にはガイド光照射機能を有する撮像装置８が設けられている。

【0022】

前記整準部６は、該整準部６の傾斜を検出する為のセンサ（図示せず）と、該整準部６を整準する整準ネジを駆動する為のモータ（図示せず）を有しており、前記センサの検出結果に基づき自動で前記整準部６の整準を行う様になっている。

【0023】

前記測量装置本体７は測距部９（後述）を有している。又、前記測量装置本体７に設けられた縦長のスリット状の投光窓１１を有し、前記測距部９は鉛直方向に偏向可能な測距光軸１２上に測距光を射出し、測定対象物（後述するプリズム１３）で反射された反射測距光に基づき前記プリズム１３迄の距離を測定する様構成されている。又、前記測量装置本体７は追尾部２０（後述）を有している。該追尾部２０は、前記測距光と同軸上（前記測距光軸１２上）に追尾光を射出し、前記プリズム１３で反射された反射追尾光に基づきレーザトラッキングを行う様構成されている。

【0024】

前記ターゲットポール３は、下端が尖端となったポール１４と、該ポール１４の上端に設けられた前記プリズム１３と、前記ポール１４の中途部に設けられた端末装置１５とを有し、前記ポール１４の下端が前記測設点４と合致する様に前記ターゲットポール３が設置される。

【0025】

前記プリズム１３は、例えば再帰反射性を有する全周プリズムであり、前記プリズム１３の光学中心は前記ポール１４の軸心上に位置している。又、該ポール１４の下端から前記プリズム１３の光学中心迄の距離は既知となっている。

【0026】

更に、前記ターゲットポール３は、気泡管等の図示しない水準器を有し、該水準器を介して前記ターゲットポール３を鉛直姿勢に整準することができる。

【0027】

前記端末装置１５は、例えばスマートフォンであり、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信手段により、前記測量装置２と通信可能となっており、前記測量装置２で測定された前記プリズム１３の３次元座標や、前記測量装置２で予め設定された前記測設点４の３次元座標、或は前記測量装置２から直接入力された前記測設点４の３次元座標を表示可能である。又、前記端末装置１５は、前記測量装置２が演算した前記プリズム１３の位置を基準とした前記測設点４の位置、即ち前記プリズム１３から前記測設点４迄の距離、前記プリズム１３を基準とした前記測設点４の方向を表示可能となっている。更に、前記端末装置１５は、前記プリズム１３の位置と前記測設点４の位置が合致した際に、音等のアラームで作業者に通知する様に構成されている。

【0028】

前記撮像装置８は、ガイド光照射部１６と撮像部１７とを有している。前記ガイド光照射部１６は、前記測距光軸１２と同一平面内にガイド光軸１８を有する様にガイド光１９を照射する様に構成されている。該ガイド光１９は、例えば赤色の可視光である第１ガイド光１９ａと青色の可視光である第２ガイド光１９ｂからなり、前記ガイド光軸１８（前記測距光軸１２）を境界１９ｃとする２色の可視光となっている。例えば、前記ガイド光１９は、前記測距光軸１２と正対した時には赤色と青色の両方の光が見え、前記測距光軸１２の右側からは青色の光のみが見え、該測距光軸１２の左側からは赤色の光のみが見える様構成されている。尚、前記ガイド光軸１８は、前記境界１９ｃの中心に位置し、前記測距光軸１２は前記ガイド光軸１８に対して鉛直方向に傾斜可能となっている。即ち、測距光は前記境界１９ｃで形成される面内に照射される。

【0029】

前記撮像部１７は、前記ガイド光１９と同軸で、即ち前記ガイド光軸１８と同軸な撮像光軸２１に沿って入射した外光に基づき画像を取得可能となっている。尚、前記測距光軸１２と前記撮像光軸２１との相対回転角は鉛直角検出器２５（後述）により取得可能であり、前記測距光の射出位置と前記撮像光軸２１との距離も既知となっている。従って、前記撮像部１７で取得した画像中での前記測距光軸１２の位置を特定できる。

【0030】

又、前記ガイド光照射部１６により前記ガイド光１９が照射されている場合には、前記撮像部１７による画像の取得が行われず、該撮像部１７による画像の取得が行われている場合には、前記ガイド光照射部１６による前記ガイド光１９の照射は行われない。即ち、前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７は択一的に使用される。

【0031】

次に、図２に於いて、前記測量装置２の構成について説明する。

【0032】

該測量装置２は、前記測量装置本体７を前記整準部６に対して回転させる為の水平回転駆動部２２と、前記測量装置本体７の回転角（水平角）を検出する為の水平角検出器２３と、前記測距光軸１２を鉛直面内で回転させる為の偏向部材（例えばミラー）を回転させる為の鉛直回転駆動部２４と、前記偏向部材の回転角（鉛直角）を検出する為の前記鉛直角検出器２５とを有している。又、前記測量装置２は、演算制御部２６と、記憶部２７と、通信部２８と、表示部２９と、操作部３１とを有している。

【0033】

尚、前記水平回転駆動部２２と前記鉛直回転駆動部２４とにより前記測量装置２の駆動部が構成され、前記水平角検出器２３と前記鉛直角検出器２５とにより測距光の照射方向を検出する為の測角部が構成される。

【0034】

前記演算制御部２６としては、本実施例に特化されたＣＰＵ、或は汎用性ＣＰＵ、埋込みＣＰＵ、マイクロプロセッサ等が用いられる。又、前記記憶部２７としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ、ＤＲＡＭ等の半導体記憶メモリ、ＨＤＤ等の磁気記憶メモリ、ＣＤＲＯＭ等の光学記憶メモリ等が用いられる。

【0035】

前記記憶部２７には、測距作動を制御する為のシーケンスプログラム、測距作動により距離を演算する為の測距プログラム、前記水平角検出器２３と前記鉛直角検出器２５の検出結果に基づき前記測距光軸１２の延出方向（角度）を演算する為の測角プログラム、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為の測定プログラム、前記整準部６に整準を行わせる為の整準プログラム、前記追尾部２０に前記プリズム１３を追尾させる為の追尾プログラム、前記端末装置１５と通信する為の通信プログラム、前記水平回転駆動部２２と前記鉛直回転駆動部２４とを制御する為の駆動制御プログラム、前記ガイド光照射部１６にガイド光を照射させる為のガイド光照射プログラム、前記撮像部１７に画像を取得させる為の画像取得プログラム、測定結果等を前記表示部２９に表示させる為の表示プログラム等のプログラムが格納される。

【0036】

又、前記記憶部２７には、所定の測定点を測定した際の測定データ（測距データ及び測角データ）や、前記測設点４の３次元座標データ等のデータが格納される。前記演算制御部２６は、前記記憶部２７に格納された各種プログラムを展開、実行し、各種処理を実行する。

【0037】

前記通信部２８は、前記測量装置２から前記端末装置１５へのデータの送信、或は該端末装置１５から前記測量装置２へのデータの受信を行う機能を有している。尚、前記測量装置２と前記端末装置１５との間で送信されるデータとしては、例えば前記測量装置２による測定結果、前記撮像部１７が取得した画像等となっている。又、前記操作部３１は、測定条件等の入力が可能であり、前記表示部２９には設定画面や測定結果等が表示される様になっている。

【0038】

次に、図３を参照して、前記撮像装置８の構成について説明する。該撮像装置８は、前記演算制御部２６により制御される。

【0039】

前記ガイド光照射部１６は、前記ガイド光軸１８を有している。又、前記ガイド光照射部１６は、発光側から順に、前記ガイド光軸１８上に設けられた光源３２と、投受光プリズム３３と、該投受光プリズム３３の反射光軸上に設けられた投受光レンズ群３４とを有している。尚、前記ガイド光軸１８と、前記投受光プリズム３３で反射された前記ガイド光軸１８とを総称して、該ガイド光軸１８としている。

【0040】

前記光源３２は、広帯域の波長を有する光を発する広帯域光源であり、例えば赤色光、青色光、緑色光等の可視光領域の光を含む白色光を発するＬＥＤである。

【0041】

前記投受光プリズム３３は、断面矩形の第１プリズム３５と、断面直角二等辺三角形状の第２プリズム３６とが接合された五角形のプリズムとなっている。前記投受光プリズム３３は、前記ガイド光１９を内部反射し、所要の方向に偏向する様に構成されている。

【0042】

又、前記投受光レンズ群３４は、例えば平面と凹曲面によって構成される平凹レンズと凸レンズとを組合わせた凸レンズ群となっており、前記ガイド光１９が所定の広がり角で拡散する様に偏向する様構成されている。尚、前記投受光レンズ群３４は凸レンズ群であればよく、凹レンズと凸レンズの組合わせであってもよく、凸レンズ同士の組合わせであってもよい。

【0043】

又、前記撮像部１７は撮像光軸２１を有している。前記撮像部１７は、受光側から順に、前記撮像光軸２１上に設けられた受光素子３８と、撮像レンズ３９と、前記投受光プリズム３３を有すると共に、該投受光プリズム３３で反射された前記撮像光軸２１上に設けられた前記投受光レンズ群３４とを有している。

【0044】

尚、本実施例では、前記撮像光軸２１と、前記投受光プリズム３３で反射された前記撮像光軸２１とを総称して、該撮像光軸２１としている。又、該撮像光軸２１は、前記投受光プリズム３３により前記ガイド光軸１８と合致する様に偏向される。即ち、前記投受光プリズム３３と前記投受光レンズ群３４は、前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７の共通光路上に位置している。又、前記撮像部１７には、前記ガイド光軸１８に沿って照射される前記ガイド光１９と同軸で、前記撮像光軸２１に沿って外光（背景光）が入射する様に構成される。

【0045】

前記受光素子３８は、画素の集合体であるＣＣＤ、或はＣＭＯＳセンサであり、各画素の前記受光素子３８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、前記受光素子３８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受光素子３８上での位置が特定される。

【0046】

前記撮像レンズ３９は、例えば前記投受光プリズム３３と対向する面が凹曲面、前記受光素子３８と対向する面が凸曲面のレンズとなっている。又、前群の前記投受光レンズ群３４と後群の前記撮像レンズ３９とをカメラレンズとして用いることで、前記撮像部１７はテレフォトタイプのレンズ（テレフォトレンズ）を有するカメラとなる。尚、前記撮像レンズ３９は、凹曲面を有する様複数のレンズを接合させた凹レンズ群としてもよいし、少なくとも一つの凹レンズを含む複数のレンズからなる凹レンズ群としてもよい。

【0047】

該撮像部１７は、前記ガイド光照射部１６が前記ガイド光１９を照射していない時に、前記ガイド光軸１８と同軸で入射した外光により画像を取得する様に構成されており、前記投受光レンズ群３４に入射する外光の角度（画角）は、前記追尾部２０の画角（例えば１°～３°）よりも大きくなっている。即ち、前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７は択一的に用いられ、前記撮像部１７で取得された画像は前記記憶部２７に格納されると共に、前記端末装置１５へと送信される。

【0048】

尚、前記ガイド光軸１８は、前記測量装置本体７が水平姿勢とし、測距光軸１２を水平に偏向した時に、該測距光軸１２と平行となる。又、この時の位置関係（オフセット距離）は既知となっている。即ち、前記測距光軸１２と前記ガイド光軸１８は同一平面内に位置し、前記測距光軸１２と前記撮像光軸２１も同一平面内に位置している。更に、前記鉛直角検出器２５の検出結果に基づき、前記撮像光軸２１に対する前記測距光軸１２の相対回転角も演算できる。

【0049】

次に、前記投受光プリズム３３の詳細について説明する。尚、図３中、紙面に対して右側を右側と称し、紙面に対して左側を左側と称す。

【0050】

前記第１プリズム３５は、前記光源３２と対向し、発色要素４１（後述）を介して前記光源３２からの白色光が前記ガイド光１９として入射する第１面３５ａと、該第１面３５ａと対向し、該第１面３５ａを透過した前記ガイド光１９が入射する第２面３５ｂと、前記第１面３５ａの左端と前記第２面３５ｂの左端との間に形成され、該第２面３５ｂで内部反射された前記ガイド光１９が入射する第３面３５ｃと、該第３面３５ｃと対向し、前記第１面３５ａの右端と前記第２面３５ｂの右端との間に形成される第４面３５ｄとを有している。

【0051】

又、前記第２プリズム３６は、前記第３面３５ｃと同一面積を有し、該第３面３５ｃと接合する第１面３６ａと、該第１面３６ａを透過した前記ガイド光１９が入射するガイド光反射部としての第２面３６ｂと、前記第１面３６ａと前記第２面３６ｂとの間に形成された第３面３６ｃとを有している。

【0052】

前記第１面３５ａは、前記ガイド光軸１８と直交し、前記ガイド光１９が入射角０°で直角に入射する様に構成されている。即ち、前記第１面３５ａは前記ガイド光１９の入射面となる。

【0053】

前記第２面３５ｂは、前記第１面３５ａと対向し、前記投受光レンズ群３４に入射角０°で直角に入射する様前記ガイド光軸１８を偏向する。又、前記第２面３５ｂに対する前記ガイド光１９の入射角は小さく、前記ガイド光軸１８と前記第２面３５ｂで反射された前記ガイド光軸１８とのなす角度は鋭角となる。

【0054】

前記第２プリズム３６との接合面である前記第３面３５ｃは、前記第２面３５ｂで偏向された前記ガイド光軸１８に対して例えば４５°傾斜しており、表面には偏向光学部材としてのビームスプリッタ膜４２が蒸着されている。該ビームスプリッタ膜４２は、例えば可視光の５０％を透過し５０％を反射する光学特性を有しており、前記ガイド光軸１８と前記撮像光軸２１の交差位置に位置している。従って、前記ビームスプリッタ膜４２は、前記第３面３５ｃに入射した前記ガイド光１９の５０％を透過すると共に、前記第３面３５ｃに入射した外光の５０％を前記第３面３６ｃに向って直角に反射する様になっている。

【0055】

前記第２面３６ｂは、前記ビームスプリッタ膜４２を透過し、前記第２プリズム３６内に入射した前記ガイド光軸１８と直交する。従って、前記第２面３６ｂは、前記ガイド光１９が入射角０°で直角に入射し、前記第２プリズム３６から射出する様に構成されている。即ち、前記第２面３６ｂは前記ガイド光１９の射出面となる。

【0056】

又、前記第１プリズム３５の前記第１面３５ａには、前記発色要素４１が形成されている。該発色要素４１は、前記光源３２から発せられる白色光の光路上に位置し、該白色光の光束よりも大きくなっている。従って、白色光は、前記第１面３５ａに入射する過程で前記発色要素４１を透過し、前記第１面３５ａには前記発色要素４１を透過した白色光、即ち前記ガイド光１９が入射する。

【0057】

前記発色要素４１は、図４に示される様に、前記ガイド光軸１８が通る境界４１ｃの左右の領域４１ａ，４１ｂで異なる分光透過率を有する光学特性となっている。前記発色要素４１としては、例えば前記第１面３５ａに蒸着されたダイクロイック膜が用いられる。

【0058】

尚、図３中では、前記発色要素４１が前記投受光レンズ群３４の焦点位置に設けられ、前記光源３２が焦点位置近傍に設けられているが、該光源３２を前記投受光レンズ群３４の焦点位置に設け、前記発色要素４１を焦点位置近傍に設けてもよい。

【0059】

該発色要素４１をダイクロイック膜として、例えば左側領域４１ａの分光透過波長を６５０ｎｍ～７５０ｎｍ（赤色）とし、右側領域４１ｂの分光透過波長を４００ｎｍ～５００ｎｍ（青色）とする。

【0060】

図５は、前記ガイド光１９の分光特性、前記領域４１ｂのダイクロイック膜の分光透過率特性、ダイクロイック膜透過後の前記ガイド光１９の分光特性の関係の一例を示している。尚、図５中、実線Ａは前記光源３２から発せられる白色光の分光特性を示し、破線Ｂはダイクロイック膜の透過率特性を示し、一点鎖線Ｃはダイクロイック膜透過後の白色光、即ち前記ガイド光１９の分光特性を有している。

【0061】

前記領域４１ｂのダイクロイック膜の透過率特性は、４００ｎｍ～５００ｎｍの波長を透過するので、前記領域４１ｂを透過した前記第２ガイド光１９ｂは青色光となっている。尚、前記領域４１ａのダイクロイック膜の透過率特性は６５０ｎｍ～７５０ｎｍの波長を透過するので、前記領域４１ａを透過した前記第１ガイド光１９ａは赤色光となっている。

【0062】

前記光源３２から発せられた白色光は、前記第１プリズム３５に入射する過程で、前記発色要素４１を透過する。前記領域４１ａを透過した白色光は赤色の前記第１ガイド光１９ａとなり、前記領域４１ｂを透過した白色光は青色の前記第２ガイド光１９ｂとなる。従って、前記白色光は、前記境界１９ｃを境に赤色の前記第１ガイド光１９ａと青色の前記第２ガイド光１９ｂからなる２色の前記ガイド光１９として前記第１プリズム３５の前記第１面３５ａに入射する。

【0063】

該第１面３５ａに入射した前記ガイド光１９は、前記第２面３５ｂで前記ビームスプリッタ膜４２に向って反射され、入射角４５°で前記ビームスプリッタ膜４２（前記第３面３５ｃ，前記第１面３６ａ）に入射する。前記ビームスプリッタ膜４２を透過し、前記第２プリズム３６に入射した前記ガイド光１９は、前記第２面３６ｂに入射角０°で直角に入射し、前記投受光プリズム３３から射出される。

【0064】

該投受光プリズム３３から射出された前記ガイド光１９は、前記投受光プリズム３３を透過することで、所定の広がり角を有する前記ガイド光１９として前記測設点４に照射される。

【0065】

次に、前記測量システム１を用いた測設作業時の測設作業者の誘導処理について説明する。

【0066】

先ず、前記測量装置２を既知の３次元座標を有する設置点に設置し、任意の方向に向ける。次に、前記操作部３１を介して、或は前記端末装置１５を介して、前記演算制御部２６に処理を開始させる。該演算制御部２６は、前記測距部９と前記追尾部２０を駆動すると共に、前記撮像部１７により前記ガイド光軸１８と同軸で画像を取得し、取得した画像を前記端末装置１５にリアルタイムで送信する。

【0067】

作業者は、該端末装置１５に表示された画像を参照して、画像の中心に前記プリズム１３が位置する様、前記ターゲットポール３を搬送する。この時、前記プリズム１３は、前記画像の概略中心に位置すればよい。該ターゲットポール３が前記画像の中心近傍迄搬送されると、前記端末装置１５を介して前記ガイド光１９の照射指示が送信される。

【0068】

前記演算制御部２６は、受信した照射指示に基づき、画像の取得を停止すると共に、前記ガイド光照射部１６を駆動させ、前記ガイド光軸１８に沿って所定の広がり角で前記ガイド光１９を照射する。

【0069】

ここで、測距光と追尾光が前記測距光軸１２に沿って同軸で照射され、該測距光軸１２は前記ガイド光軸１８と同一平面内に位置している。即ち、前記測距光軸１２と前記追尾光の光軸は、前記境界１９ｃ上に位置し、前記測距光と前記追尾光は前記境界１９ｃ上に照射される。

【0070】

作業者は、前記ガイド光１９を参照し、前記ターゲットポール３を搬送する。ここで、該ターゲットポール３が前記境界１９ｃよりも左側に位置している場合には、前記ターゲットポール３は前記第１ガイド光１９ａの照射範囲に位置するので、作業者は赤色の前記第１ガイド光１９ａのみを視認する。又、前記ターゲットポール３が前記境界１９ｃよりも右側に位置している場合には、前記ターゲットポール３は前記第２ガイド光１９ｂの照射範囲に位置するので、作業者は青色の前記第２ガイド光１９ｂのみを視認する。

【0071】

作業者は、視認された前記ガイド光１９が赤色であれば前記ターゲットポール３を右側に搬送し、青色であれば前記ターゲットポール３を左側に搬送する。作業者は、該ターゲットポール３を前記境界１９ｃ上迄、即ち前記第１ガイド光１９ａと前記第２ガイド光１９ｂの両方が視認できる迄前記ターゲットポール３を搬送する。

【0072】

前記プリズム１３が前記境界１９ｃ上に位置する時、前記プリズム１３は前記追尾光の左右方向の画角内に位置する。又、前記追尾光が前記プリズム１３で反射された際の追尾光（反射追尾光）は、該プリズム１３以外を照射した場合の反射追尾光と比べて反射光量が大幅に増大する。従って、前記演算制御部２６は、前記反射追尾光の受光量の増大を検知すると、前記追尾部２０に前記プリズム１３の追尾を開始させる。尚、前記ターゲットポール３を前記境界１９ｃ上迄搬送しても追尾が始まらない場合は、前記プリズム１３が前記追尾光の画角内に収まる様、前記ターゲットポール３を上下方向に移動させる。

【0073】

又、前記測距光は前記追尾光と同軸で照射されているので、前記プリズム１３の追尾と並行して、前記演算制御部２６は前記測距部９に前記プリズム１３の測定（測距及び測角）を実行させる。即ち、前記プリズム１３の３次元座標がリアルタイムで演算される。

【0074】

前記演算制御部２６は、前記ターゲットポール３の測定結果（３次元座標）に対する前記測設点４の位置、即ち該測設点４迄の距離と方向を演算し、前記通信部２８を介して前記端末装置１５に送信する。

【0075】

作業者は、前記端末装置１５に表示された前記測設点４迄の距離と方向に基づき、該測設点４に向って前記ターゲットポール３を搬送する。ここで、前記プリズム１３は、追尾と並行してリアルタイムで測定されているので、前記測設点４迄の距離と方向はリアルタイムで更新される。

【0076】

前記測設点４迄の距離が０となると、即ち前記ターゲットポール３が前記測設点４上迄移動されると、前記端末装置１５は音等で誘導完了のアラームを通知し、前記ターゲットポール３の誘導処理が完了する。他にも誘導すべき前記測設点４が存在する場合には、前記測量装置２により次の測設点への誘導処理が行われる。

【0077】

上述の様に、第１の実施例では、前記撮像装置８に設けられた前記投受光レンズ群３４が前記ガイド光軸１８上且つ前記撮像光軸２１上に配置されている。即ち、前記投受光レンズ群３４は前記ガイド光１９と外光の共通光路上に位置している。

【0078】

従って、前記ガイド光１９が所定の広がり角となる様に拡大させるレンズと、外光を前記受光素子３８に集光させる為のレンズを別途設ける必要がないので、部品点数が低減され、製作コストの低減が図れると共に、光学系の小型化を図ることができる。又、光学系が小型化されることで、前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７とを同一の装置内に一体に組込むことができる。

【0079】

又、前記撮像装置８は、前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７とを択一的に使用する様に構成されている。従って、前記ガイド光軸１８上に設けられた窓部（図示せず）で反射された前記ガイド光１９が迷光として前記受光素子３８に受光されるのを防止することができ、画像の取得精度を向上させることができる。

【0080】

又、前記測距光軸１２と前記ガイド光軸１８は前記ガイド光１９の前記境界１９ｃ上に位置しているので、前記プリズム１３を容易に前記測距光の照射範囲迄搬送することができる。

【0081】

又、第１の実施例では、前記ガイド光照射部１６が前記投受光プリズム３３を有し、該投受光プリズム３３は前記ガイド光１９を前記撮像光軸２１と同軸となる様鋭角で内部反射させる様に構成されている。従って、前記投受光プリズム３３で反射された前記撮像光軸２１と平行な方向（水平方向）に前記投受光レンズ群３４の焦点距離分のスペースを確保する必要がないので、前記ガイド光照射部１６の光学系の小型化が図れると共に、前記撮像装置８全体の小型化を図ることができる。

【0082】

又、前記撮像部１７のカメラレンズ、即ち前記投受光レンズ群３４と前記撮像レンズ３９のうち、前記投受光レンズ群３４のみが前記ガイド光照射部１６と共用されている。従って、カメラレンズ全体が前記ガイド光照射部１６と共用される場合よりも焦点距離を短くできるので、前記ガイド光１９の広がり角を大きくすることができると共に、光学系を更に小型化することができる。

【0083】

更に、前記撮像部１７のカメラレンズのうち、前記投受光レンズ群３４のみを前記ガイド光照射部１６と共用とすることで、バックフォーカスの短いレンズを前記撮像レンズ３９として用いることができる。

【0084】

尚、第１の実施例では、前記測量装置２を任意の方向に向けた後、画像又は前記ガイド光１９に基づき、作業者が前記測量装置２の正面に向って前記ターゲットポール３を搬送し、自動追尾を開始させている。一方で、入力或は記憶された前記測設点４の３次元座標に基づき、前記測量装置２を自動で前記測設点４の方向に向けてもよい。この場合、画像又は前記ガイド光１９に基づき前記ターゲットポール３を搬送し、自動追尾が開始された後は、前記ターゲットポール３を前後に搬送するだけでよい。

【0085】

又、第１の実施例では、前記測量装置２の前記演算制御部２６により前記撮像装置８、即ち前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７を制御しているが、前記撮像装置８に別途演算制御部を設け、該演算制御部により前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７を制御してもよい。

【0086】

又、第１の実施例では、前記領域４１ａと前記領域４１ｂとをそれぞれ透過率特性の異なるダイクロイック膜を形成している。一方で、前記領域４１ａと前記領域４１ｂのいずれか一方、例えば前記領域４１ａについてはダイクロイック膜を形成しない、或はＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートのみを形成してもよい。この場合、前記ガイド光１９は白色の第１ガイド光１９ａと青色の第２ガイド光１９ｂの２色光となる。

【0087】

次に、図６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中、図３中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

【0088】

第２の実施例では、偏向光学部材として、ガイド光軸１８と撮像光軸２１の交差位置に配置されたビームスプリッタ４３が用いられる。該ビームスプリッタ４３は入射した光の５０％を透過し、５０％を反射する光学特性を有している。又、前記ビームスプリッタ４３の透過側がガイド光照射部１６となっており、前記ビームスプリッタ４３の反射側が撮像部１７となっている。

【0089】

前記ガイド光照射部１６は、発光側から順に、ガイド光軸１８上に設けられた光源３２と、ガイド光反射部としてのミラー４４と、該ミラー４４の反射光軸上に設けられた前記ビームスプリッタ４３及び投受光レンズ群３４を有している。尚、前記ガイド光軸１８と前記ミラー４４で反射された前記ガイド光軸１８とを総称して、該ガイド光軸１８としている。

【0090】

前記ミラー４４には、発色要素４１が形成されている。該発色要素４１は、第１の実施例と同様に、前記ミラー４４に入射する白色光の光束径よりも大きくなっている。白色光が前記ミラー４４で反射される過程で、前記発色要素４１を透過し、例えば青色光と赤色光の２色からなるガイド光１９が生成される。

【0091】

該ガイド光１９は、前記ミラー４４により前記ビームスプリッタ４３に向って反射され、該ビームスプリッタ４３を透過する過程で撮像光軸２１と合致する様に偏向され、投受光レンズ群３４により所定の広がり角となるように偏向され、所定の測設点４（図１参照）に照射される。その他の構成は第１の実施例と同様である。

【0092】

第２の実施例に於いても、前記投受光レンズ群３４が前記ガイド光軸１８上且つ前記撮像光軸２１上に配置され、前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７とで共用される構成となっている。従って、前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７とでそれぞれレンズを設ける必要がないので、部品点数が低減され、製作コストの低減が図れると共に、光学系の小型化を図ることができる。又、光学系が小型化されることで、前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７とを同一の装置内に一体に組込むことができる。

【0093】

又、前記ガイド光１９（白色光）は、前記ミラー４４で前記ビームスプリッタ４３に向って反射される様に構成されている。従って、前記ビームスプリッタ４３で反射された前記撮像光軸２１と平行な方向（水平方向）に前記投受光レンズ群３４の焦点距離分のスペースを確保する必要がないので、前記ガイド光照射部１６の光学系の小型化が図れると共に、前記撮像装置８全体の小型化を図ることができる。

【0094】

次に、図７に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図７中、図３中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

【0095】

第３の実施例では、投受光プリズム４５が断面台形の第１プリズム４６と、第１の実施例と同様の第２プリズム３６とが接合された四角形のプリズムとなっている。

【0096】

前記第１プリズム４６は、光源３２と対向する第１面４６ａと、該第１面４６ａと対向する第２面４６ｂと、前記第１面４６ａの右端と前記第２面４６ｂの右端との間に形成されるガイド光反射部としての第３面４６ｃと、該第３面４６ｃと対向し、前記第１面４６ａの左端と前記第２面４６ｂの左端との間に形成される第４面４６ｄとを有している。

【0097】

前記第１面４６ａは、ガイド光軸１８と直交し、ガイド光１９が入射角０°で直角に入射する様に構成されている。又、前記第１面４６ａには第１の実施例と同様の発色要素４１が形成され、前記光源３２から発せられた白色光が入射する過程で、前記発色要素４１を透過し、例えば青色光と赤色光の２色のガイド光１９として前記第１面４６ａに入射する。即ち、前記第１面４６ａは前記ガイド光１９の入射面となる。

【0098】

又、前記第２面４６ｂは、前記第１面４６ａと平行であり、水平方向の幅が前記第１面４６ａよりも狭くなっている。従って、前記第３面４６ｃは下方に向って投受光レンズ群３４と近接する方向に傾斜し、前記第１面４６ａを透過した前記ガイド光１９を前記投受光レンズ群３４に向って例えば直角に反射する。

【0099】

前記第４面４６ｄは、第１面３６ａと同一面積を有し、表面に偏向光学部材としてのビームスプリッタ膜４２が蒸着されている。又、前記第４面４６ｄは、下方に向って前記投受光レンズ群３４から離反する様に傾斜し、前記第１面３６ａと接合されている。前記第４面４６ｄと前記第１面３６ａが接合されることで、前記第１プリズム４６と前記第２プリズム３６が一体化されると共に、第３面３６ｃと前記第２面４６ｂが面一となる。

【0100】

前記光源３２から発せられた白色光は、前記第１面４６ａに入射する過程で、前記発色要素４１を透過し、例えば青色光と赤色光の２色からなるガイド光として前記第１プリズム４６内に入射する。

【0101】

前記ガイド光１９は、前記第３面４６ｃで前記撮像光軸２１と合致する様に前記ビームスプリッタ膜４２に向って反射され、該ビームスプリッタ膜４２を透過し、前記投受光レンズ群３４により所定の広がり角となる様に偏向され、所定の測設点４（図１参照）に照射される。その他の構成は第１の実施例と同様である。

【0102】

第３の実施例に於いても、前記投受光レンズ群３４が前記ガイド光軸１８上且つ前記撮像光軸２１上に配置され、前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７とで共用される構成となっている。従って、前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７とでそれぞれレンズを設ける必要がないので、部品点数が低減され、製作コストの低減が図れると共に、光学系の小型化を図ることができる。又、光学系が小型化されることで、前記ガイド光照射部１６と前記撮像部１７とを同一の装置内に一体に組込むことができる。

【0103】

又、前記ガイド光１９（白色光）は、前記投受光プリズム４５により前記投受光レンズ群３４に向って偏向される様に構成されている。従って、前記ビームスプリッタ膜４２で反射された前記撮像光軸２１と平行な方向（水平方向）に前記投受光レンズ群３４の焦点距離分のスペースを確保する必要がないので、前記ガイド光照射部１６の光学系の小型化が図れると共に、前記撮像装置８全体の小型化を図ることができる。

【符号の説明】

【0104】

１ 測量システム
２ 測量装置
３ ターゲットポール
４ 測設点
８ 撮像装置
１５ 端末装置
１６ ガイド光照射部
１７ 撮像部
１８ ガイド光軸
１９ ガイド光
２１ 撮像光軸
２６ 演算制御部
３２ 光源
３３ 投受光プリズム
３４ 投受光レンズ群
３５ 第１プリズム
３６ 第２プリズム
４１ 発色要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】