2025-37165 全周カメラ及び地上型レーザスキャナ

(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】P2025037165

(43)【公開日】2025-03-17

(54)【発明の名称】全周カメラ及び地上型レーザスキャナ

(51)【国際特許分類】

   G03B 37/00 20210101AFI20250310BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20250310BHJP

   G03B 17/17 20210101ALI20250310BHJP

   G03B 19/07 20210101ALI20250310BHJP

   H04N 23/55 20230101ALI20250310BHJP

【ＦＩ】

G03B37/00 A

G03B15/00 W

G03B15/00 H

G03B17/17

G03B19/07

H04N23/55

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023143968

(22)【出願日】2023-09-05

(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

【テーマコード（参考）】

2H054

2H059

2H101

5C122

【Ｆターム（参考）】

2H054BB02

2H054BB05

2H054BB07

2H059BA03

2H059BA11

2H101FF08

5C122DA04

5C122DA13

5C122DA30

5C122EA54

5C122FA02

5C122FB02

5C122FB03

5C122FB15

5C122FC04

5C122GE05

5C122GE11

5C122GG05

(57)【要約】      （修正有）

【課題】カメラ間の視差を小さく、且つ全周カメラの小型化を図った全周カメラ及び該全周カメラを有する地上型レーザスキャナを提供する。
【解決手段】鉛直軸心を中心に同一円周上の所定等分された位置に設けられた複数組のカメラユニット２ａ，２ｃを具備し、該各カメラユニットの光学系は、所定の仰角で上方に向けられた撮像光軸１３ａ，１３ｃと、該撮像光軸上に設けられた対物レンズ群６ａ，６ｃと、該対物レンズ群の撮像光軸を結像光軸として前記鉛直軸心と平行又は略平行に屈曲させる光軸偏向部材８ａ，８ｃと、前記結像光軸上に設けられた結像レンズ群７ａ，７ｃと、該結像レンズ群で結像される像を受光する受光素子９ａ，９ｃとを有し、前記対物レンズ群は、下方所定角度の未撮像範囲を形成する画角を有し、前記結像レンズ群は、前記鉛直軸心を中心として同心円上に配置される様構成された。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛直軸心を中心に同一円周上の所定等分された位置に設けられた複数組のカメラユニットを具備し、該各カメラユニットの光学系は、所定の仰角で上方に向けられた撮像光軸と、該撮像光軸上に設けられた対物レンズ群と、該対物レンズ群の撮像光軸を結像光軸として前記鉛直軸心と平行又は略平行に屈曲させる光軸偏向部材と、前記結像光軸上に設けられた結像レンズ群と、該結像レンズ群で結像される像を受光する受光素子とを有し、前記対物レンズ群は、下方所定角度の未撮像範囲を形成する画角を有し、前記結像レンズ群は、前記鉛直軸心を中心として同心円上に配置される様構成された全周カメラ。

【請求項2】

前記光軸偏向部材は前記撮像光軸を結像光軸として下方に屈曲させる請求項１に記載の全周カメラ。

【請求項3】

前記光軸偏向部材は前記撮像光軸を結像光軸として上方に屈曲させる請求項１に記載の全周カメラ。

【請求項4】

偶数組のカメラユニットを有し、該偶数組のカメラユニットは前記光軸偏向部材により前記結像光軸が下方に屈曲されたカメラユニットと、前記光軸偏向部材により前記結像光軸が上方に屈曲されたカメラユニットとから成り、前記結像光軸が下方に屈曲されたカメラユニットと前記結像光軸が上方に屈曲されたカメラユニットとが交互に配設された請求項１に記載の全周カメラ。

【請求項5】

下方に屈曲された前記結像光軸が第２の光軸偏向部材によって水平方向に屈曲され、又上方に屈曲された前記結像光軸が第２の光軸偏向部材によって水平方向に屈曲された請求項４に記載の全周カメラ。

【請求項6】

前記各カメラユニットの受光素子及び前記カメラユニットの受光素子が、同一平面内に位置する様、前記カメラユニットが配設された請求項２又は請求項３に記載の全周カメラ。

【請求項7】

前記各カメラユニットの入射瞳位置が、同一円周上に位置する様構成された請求項１に記載の全周カメラ。

【請求項8】

前記結像レンズ群の結像光軸に第２の光軸偏向部材が設けられ、該第２の光軸偏向部材は前記結像光軸を円周の接線方向に屈曲させる様構成された請求項２又は請求項３に記載の全周カメラ。

【請求項9】

前記カメラユニット全体の総合画角は、下方９０°～６０°の範囲で、未撮像範囲が形成される様構成された請求項１に記載の全周カメラ。

【請求項10】

前記カメラユニットは４組であり、該カメラユニットの画角は１３５°～１８０°である請求項１に記載の全周カメラ。

【請求項11】

前記請求項１～請求項５のいずれか１つの全周カメラを具備する地上型レーザスキャナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モバイルマッピングシステム（Mobile Mapping System)、或は地上型レーザスキャナに於いて画像取得の為に用いられる全周カメラ及び該全周カメラを有する地上型レーザスキャナに関するものである。

【背景技術】

【0002】

モバイルマッピングシステムに於いて、或は地上型レーザスキャナに於いて、３次元データの取得と共にデータ取得範囲の画像を取得し、３次元データと画像とのマッチングを行い、３次元データ付きの画像を取得することが行われる。

【0003】

この画像の取得の為に全周カメラが用いられる。

【0004】

従来、全周カメラは複数のカメラによって構成され、構成されるカメラの数によってカメラの画角が決定される。又、カメラの角度分解能は、画角の大小に影響され、広画角カメラでは角度分解能が低下する。この為、角度分解能を高める為には、カメラの数を多くし、カメラ１個当りの画角を小さくすれば良いが、カメラの数を多くすることで、全周カメラが大型化する、或はカメラ間の視差が大きくなり、各カメラで取得した画像を合成する場合に、画像処理が複雑になるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２－２０４９８２号公報

【特許文献2】特開２０１９－４９７３９号公報

【特許文献3】特開２０１６－２７４３８号公報

【特許文献4】米国特許第１１６３７９５４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、カメラ間の視差を小さく、且つ全周カメラの小型化を図った全周カメラ及び該全周カメラを有する地上型レーザスキャナ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、鉛直軸心を中心に同一円周上の所定等分された位置に設けられた複数組のカメラユニットを具備し、該各カメラユニットの光学系は、所定の仰角で上方に向けられた撮像光軸と、該撮像光軸上に設けられた対物レンズ群と、該対物レンズ群の撮像光軸を結像光軸として前記鉛直軸心と平行又は略平行に屈曲させる光軸偏向部材と、前記結像光軸上に設けられた結像レンズ群と、該結像レンズ群で結像される像を受光する受光素子とを有し、前記対物レンズ群は、下方所定角度の未撮像範囲を形成する画角を有し、前記結像レンズ群は、前記鉛直軸心を中心として同心円上に配置される様構成された全周カメラに係るものである。

【0008】

又本発明は、前記光軸偏向部材は前記撮像光軸を結像光軸として下方に屈曲させる全周カメラに係るものである。

【0009】

又本発明は、前記光軸偏向部材は前記撮像光軸を結像光軸として上方に屈曲させる全周カメラに係るものである。

【0010】

又本発明は、偶数組のカメラユニットを有し、該偶数組のカメラユニットは前記光軸偏向部材により前記結像光軸が下方に屈曲されたカメラユニットと、前記光軸偏向部材により前記結像光軸が上方に屈曲されたカメラユニットとから成り、前記結像光軸が下方に屈曲されたカメラユニットと前記結像光軸が上方に屈曲されたカメラユニットとが交互に配設された全周カメラに係るものである。

【0011】

又本発明は、下方に屈曲された前記結像光軸が第２の光軸偏向部材によって水平方向に屈曲され、又上方に屈曲された前記結像光軸が第２の光軸偏向部材によって水平方向に屈曲された全周カメラに係るものである。

【0012】

又本発明は、前記各カメラユニットの受光素子及び前記カメラユニットの受光素子が、同一平面内に位置する様、前記カメラユニットが配設された全周カメラに係るものである。

【0013】

又本発明は、前記各カメラユニットの入射瞳位置が、同一円周上に位置する様構成された全周カメラに係るものである。

【0014】

又本発明は、前記結像レンズ群の結像光軸に第２の光軸偏向部材が設けられ、該第２の光軸偏向部材は前記結像光軸を円周の接線方向に屈曲させる様構成された全周カメラに係るものである。

【0015】

又本発明は、前記カメラユニット全体の総合画角は、下方９０°～６０°の範囲で、未撮像範囲が形成される様構成された全周カメラに係るものである。

【0016】

又本発明は、前記カメラユニットは４組であり、該カメラユニットの画角は１３５°～１８０°である全周カメラに係るものである。

【0017】

更に又本発明は、上記いずれか１つの全周カメラを具備する地上型レーザスキャナに係るものである。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、鉛直軸心を中心に同一円周上の所定等分された位置に設けられた複数組のカメラユニットを具備し、該各カメラユニットの光学系は、所定の仰角で上方に向けられた撮像光軸と、該撮像光軸上に設けられた対物レンズ群と、該対物レンズ群の撮像光軸を結像光軸として前記鉛直軸心と平行又は略平行に屈曲させる光軸偏向部材と、前記結像光軸上に設けられた結像レンズ群と、該結像レンズ群で結像される像を受光する受光素子とを有し、前記対物レンズ群は、下方所定角度の未撮像範囲を形成する画角を有し、前記結像レンズ群は、前記鉛直軸心を中心として同心円上に配置される様構成されたので、前記対物レンズ群に関する奥行距離が短くなり、全周カメラの小型化が可能となり、又前記カメラユニットの前記撮像光軸は装置中心から放射状に延出し、奥行距離が短くなることから視差が減少するという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１の実施例の外観図である。

【図2】第１の実施例の光学系を示す平面図である。

【図3】図２のＡ－Ａ矢視図である。

【図4】第１の実施例に係る全周カメラの撮像範囲を示す図である。

【図5】第２の実施例の光学系を示す立面図であり、図２のＡ－Ａ矢視相当図である。

【図6】第３の実施例の光学系の一部を展開した立面図であり、図２のＡ－Ａ矢視相当図である。

【図7】第３の実施例のカメラユニットの１つを示す立体図である。

【図8】第４の実施例の光学系の一部を展開した立面図であり、図２のＡ－Ａ矢視相当図である。

【図9】第４の実施例のカメラユニットの１つを示す立体図である。

【図10】第５の実施例の光学系を示す平面図である。

【図11】第５の実施例の光学系の一部を展開した立面図であり、図１０のＢ－Ｂ矢視図である。

【図12】第５の実施例の図１０のＢ－Ｂ矢視相当の立体図である。

【図13】第５の実施例の光学系の一部を展開した立面図であり、図１０のＣ－Ｃ矢視図である。

【図14】第５の実施例の図１０のＣ－Ｃ矢視相当の立体図である。

【図15】第６の実施例の光学系を示す立面図であり、図２のＡ－Ａ矢視相当図である。

【図16】本発明に係る全周カメラを搭載した地上型レーザスキャナの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

【0021】

図１～図３を参照して第１の実施例に係る全周カメラ１を説明する。

【0022】

該全周カメラ１は、斜め上方に向けられた４組のカメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの計４組のカメラユニットを有する。該カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、中心線Ｏを中心として円周４等分の位置に配設される。前記４組のカメラユニット２ａ～２ｄは、ケース３１に液密に収納され、前記全周カメラ１は防水構造となっている。

【0023】

又、前記ケース３１は、制御部３２、電源３３、電源スイッチ３４を含んでいる。

【0024】

図２は、第１の実施例に係る全周カメラ１の光学系を示す平面図であり、図３は図２のＡ－Ａ矢視図を示している。図２、図３に於いて、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、各カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの入射瞳位置を示し、該入射瞳位置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、前記中心線Ｏに直交する水平面内に存在し、且つ前記中心線Ｏを中心とする円周Ｃ上の４等分位置に存在する。

【0025】

前記入射瞳位置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが存在する水平面と前記中心線Ｏが交差する点は、前記全周カメラ１の装置中心Ｏとなっている。

【0026】

前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄについて説明する。尚、該カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの構成は同一であるので、以下前記カメラユニット２ａについて説明する。

【0027】

前記カメラユニット２ａの光学系５ａは、レトロフォーカスタイプとなっており、対物レンズ群６ａ及び結像レンズ群７ａと、前記対物レンズ群６ａと前記結像レンズ群７ａとの間に介在し、光軸偏向部材としてのプリズム８ａと、受光素子９ａとを有する。尚、光軸偏向部材としてプリズムに代え、反射鏡が用いられても良い。

【0028】

前記プリズム８ａは、前記対物レンズ群６ａに対して可及的に接近させて設けられる。尚、１１ａはフィルタ、１２ａはカバーガラスを示している。

【0029】

前記対物レンズ群６ａの撮像光軸１３ａは、水平面に対してα°の仰角で傾斜している。

【0030】

前記プリズム８ａは、前記撮像光軸１３ａを前記中心線Ｏと平行に偏向し、結像光軸１４ａとしている。該結像光軸１４ａ上に前記対物レンズ群６ａ、前記フィルタ１１ａ、前記カバーガラス１２ａが設けられている。

【0031】

該受光素子９ａは、画素の集合体であるＣＣＤ、或はＣＭＯＳセンサであり、各画素は前記受光素子９ａ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１３ａの位置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９ａ上での位置が特定される様になっている。前記受光素子９ａからの受光信号は、各画素の位置情報（画素座標）を含む様に構成されている。

【0032】

前記対物レンズ群６ａに入射した光は、前記プリズム８ａにより下方に屈曲されて、前記結像レンズ群７ａに入射し、該結像レンズ群７ａによって前記受光素子９ａに結像される。該受光素子９ａは、受光信号を画像データとして前記制御部３２に出力する。

【0033】

前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの前記対物レンズ群６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの前記撮像光軸１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、前記中心線Ｏを中心として放射状に延出し、前記撮像光軸１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは９０°の等間隔となっている。

【0034】

更に、各カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの入射瞳位置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、同一円周Ｃ上に位置する様に設定されている。

【0035】

前記プリズム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄによって下方に屈曲された前記結像光軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに設けられた前記結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、前記中心線Ｏを中心とした同心円上に配置された構成となる。

【0036】

前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの前記撮像光軸１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、前記中心線Ｏ上の一点で交差する。

【0037】

前記対物レンズ群６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの画角βは、隣接するカメラユニットの画角と側辺部で隙間が生じない様、或は所定量オーバラップする角度に設定される。更に、前記対物レンズ群６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの上側画角境界が前記中心線Ｏと平行又は略平行（垂直又は略垂直）となる様に設定される。従って、前記対物レンズ群６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの画角β、即ち前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ単体の画角βは、１３５°～１８０°、更に前記撮像光軸１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの仰角αは、１０°～３０°が望ましい。

【0038】

ここで、前記オーバラップする所定量とは、隣接する画角間で隙間が生じない、或は前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで取得した画像を合成してパノラマ画像を作成する場合に、必要とされる量とされる。

【0039】

而して、本実施例に係る全周カメラ１では、鉛直下方全幅で６０°～９０°を除く全周画像が取得できる。

【0040】

前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで撮像した画像は、制御部（図示せず）に出力され合成される。画像を合成する場合、各カメラユニット間の視差は無いことが好ましい。然し乍ら、本実施例の様に、複数のカメラにより全周カメラが構成される場合、全てのカメラ間の視差を０とすることは物理的に無理であるので、可能な限り小さくすることが望まれる。

【0041】

本実施例では、前記撮像光軸１３ａを前記対物レンズ群６ａの直後で下方に屈曲させているので、前記対物レンズ群６ａに関する奥行距離が短くなっている。この為、前記装置中心と前記入射瞳位置４ａ間の距離を短くすることができる。

【0042】

他のカメラユニット２ｂ，２ｃ，２ｄについても同様であり、前記装置中心と前記入射瞳位置４ｂ，４ｃ，４ｄ間の距離を短くすることができ、各カメラの前記入射瞳位置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを可及的に装置中心に近付けることができ、前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ間の視差を小さくすることができる。

【0043】

更に、前記入射瞳位置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが前記中心線Ｏを中心とした同心円上に９０°ピッチで存在することから、取得した画像間で対称性、規則性が確保できるので、画像合成時の演算を簡略化でき画像合成の精度を向上させることができる。

【0044】

更に、前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの奥行距離を短くできるので全周カメラ１の小型化が可能となる。

【0045】

又、本実施例に係る全周カメラは、モバイルマッピングシステム（Mobile Mapping System)で取得した測定データ、或は地上型レーザスキャナで所得した測定データとの合成に用いられる全周画像を取得する全周カメラであり、図１で示される前記全周カメラ１は走行車両、或は地上型レーザスキャナに搭載される。この為、全周カメラ１の下方は、前記走行車両、前記レーザスキャナによって死角となっており、画像が必要な範囲は、図４に示される様に下方９０°～６０°を除く上方２７０°～３００°で全周画像が取得できれば良い。本実施例の全周カメラ１では鉛直下方の角度で９０°～６０°が空白の未撮像部分となるが、上記した様に、下方９０°～６０°が死角部分に相当するので、実用上支障ない。従って、前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ全体の総合画角は、下方９０°～６０°の範囲で未撮像範囲が形成される様設定される。

【0046】

更に又、本実施例に係る全周カメラ１は、モバイルマッピングシステムで取得した測定データ、レーザスキャナで取得した測定データと全周画像とが合成されることから、測定データと全周画像間での整合性が求められる。従って、全周画像には測定データに対応する角度分解能が求められる。

【0047】

本実施例では、水平方向の画像を取得するのに４の前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによって画像を取得する。該４のカメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによって水平方向の全周画像を取得するには、各カメラは(３６０°／４＋γ°＝９０°＋γ°)の画角、例えば１５０°程度あれば良い。

【0048】

前記４のカメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで、下方の空白部分（未撮像部分）を除く画像を取得するので、前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの個々の画角を小さくできる。

【0049】

上記した様に、画像のオーバラップ部分を含めても、１つのカメラユニット２に必要な画角は、１５０°程度となり、充分な角度分解能が得られる。

【0050】

次に、本実施例では、前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの光学系について、前記プリズム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄにより、前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの光軸を鉛直下方（の光軸と平行）に屈曲させているが、必ずしも鉛直下方でなくてもよく、略鉛直下方であれば良い。例えば、前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの光学系（特に、結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）同士が干渉しない様に、前記結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの光軸を適宜外側に傾斜させても良い。

【0051】

本実施例では、前記結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの光軸が鉛直下方に延出し、前記受光素子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが同一レベルとなるので、前記受光素子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに対する配線、調整作業が下方からの一方向からの作業となり、作業性が向上する。

【0052】

尚、上記実施例に於いて、光軸偏向部材としてプリズムが使用されたが、光軸偏向部材として反射鏡が用いられても良い。

【0053】

又、前記結像光軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、厳密に中心線Ｏと平行である必要はなく、結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ間の干渉を避ける為、既知の角度で適宜外側に（中心線から離反側に）傾斜させても良い。

【0054】

図５は第２の実施例を示し、図２のＡ－Ａ矢視相当図である。図５中、図３中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。尚、図５に於いて、カメラユニット２ｂ，２ｄは図示されていない。

【0055】

対物レンズ群６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの構成、撮像光軸１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの仰角等については、第１の実施例と同様である。

【0056】

第２の実施例では、プリズム１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄにより結像光軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを上方に屈曲させたものである。

【0057】

屈曲させた前記結像光軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、中心線Ｏと平行（鉛直）となっている。尚、前記結像光軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、厳密に中心線Ｏと平行である必要はなく、結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ間の干渉を避ける為、既知の角度で適宜外側に（中心線Ｏから離反側に）傾斜させても良い。

【0058】

第２の実施例に於いて、第１の実施例と同様、前記受光素子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが同一レベルとなり、更に前記受光素子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに対する配線、調整作業が上方からの一方向からの作業となり、作業性が向上する。

【0059】

又、光軸偏向部材としてプリズムが使用されたが、光軸偏向部材として反射鏡が用いられても良い。

【0060】

図６、図７は第３の実施例を示しており、図２のＡ－Ａ矢視相当図である。該第３の実施例は、同一構成の４のカメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有している。

【0061】

尚、第３の実施例に於いて、図６、図７中、図３中で示したものと同等ものには同符号を付しその説明を省略する。又、図６に於いて、前記カメラユニット２ｂ，２ｄは図示されていない。

【0062】

対物レンズ群６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの撮像光軸１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは仰角αで放射状に延出しており、プリズム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄにより前記撮像光軸１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは鉛直下方に結像光軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとして屈曲される。前記撮像光軸１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは中心線Ｏを中心とした同一円周上の４等分の位置に位置する。

【0063】

該結像光軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにはそれぞれ結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、フィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、カバーガラス１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、受光素子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが設けられる。

【0064】

前記カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは同一の構成であるので、以下は、前記カメラユニット２ａについて説明する。

【0065】

前記各結像レンズ群７ａの所要位置に第２の光軸偏向部材としての偏向プリズム１８ａが設けられる。例えば、結像レンズ群７ａの第１レンズ１９ａと第２レンズ２０ａとの間に前記偏向プリズム１８ａが設けられる。

【0066】

該偏向プリズム１８ａは、前記円周の接線方向（水平方向）に前記結像光軸１４ａを直角に偏向する。尚、偏向角度は必ずしも、９０°でなくともよく、隣接する結像レンズ群７ｂ，７ｃ，７ｄが干渉しない様になっていれば良い。

【0067】

又、図６に於いて前記偏向プリズム１８ａ、前記結像レンズ群７ａについては、説明を容易とする為、鉛直方向に展開して図示している。従って、実際には、前記撮像光軸１３ａは紙面に対して裏面側に屈曲し、前記撮像光軸１３ｃは紙面に対し表面側に屈曲している。

【0068】

前記結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを前記プリズム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄにより、隣接する結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ同士での干渉を避ける様に屈曲させるので、結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ同士をより接近させることができ、入射瞳位置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄがより装置中心に接近し、視差が少なくなり、小型化が図れる。更に、前記結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの一部を水平方向に屈曲させるので、上下方向の寸法が短くなり、全周カメラ１の小型化が図れる。

【0069】

図８、図９は、第４の実施例を示し、図２のＡ－Ａ矢視相当図である。

【0070】

第４の実施例では、撮像光軸１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄをプリズム１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄにより上方に屈曲させている。

【0071】

結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、例えば結像レンズ群７ａについて説明すると、結像レンズ群７ａの所要位置、例えば第１レンズ１９ａと第２レンズ２０ａとの間に第２の光軸偏向部材としての偏向プリズム１８ａが設けられる。

【0072】

該偏向プリズム１８ａは、円周の接線方向（水平方向）に前記結像光軸１４ａを直角に偏向する。尚、偏向角度は必ずしも、９０°でなくともよく、隣接する結像レンズ群７ｂ，７ｃ，７ｄが干渉しない様になっていれば良い。

【0073】

又、図８に於いて前記偏向プリズム１８ａ、前記結像レンズ群７ａについては、説明を容易とする為、鉛直方向に展開して図示している。従って、実際には、前記撮像光軸１３ａは紙面に対して裏面側に屈曲し、前記撮像光軸１３ｃは紙面に対し表面側に屈曲している。

【0074】

前記結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを前記プリズム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄにより、隣接する結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ同士での干渉を避ける様に屈曲させるので、結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ同士をより接近させることができ、入射瞳位置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄがより装置中心に接近し、視差が少なくなり、小型化が図れる。更に、前記結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの一部を水平方向に屈曲させるので、上下方向の寸法が短くなり、全周カメラ１の小型化が図れる。

【0075】

尚、第３、第４の実施例に於いて、プリズム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ、偏向プリズム１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄに代え、光軸偏向部材として、反射鏡が用いられても良い。

【0076】

図１０～図１４は、第５の実施例を示している。

【0077】

図１０は、第５の実施例に係る全周カメラ１の光学系を示す平面図であり、図１１は図１０のＢ－Ｂ矢視図を示し、図１２はその立体図を示し、図１３は図１０のＣ－Ｃ矢視図であり、図１４はその立体図を示している。又、図１１、図１３は説明を容易にする為、鉛直方向に展開して示している。

【0078】

第５の実施例は、第３、第４の実施例に於いて示されたカメラユニットの組合わせで構成される。即ち、第３の実施例で示されたカメラユニットと第４の実施例で示されたカメラユニットが交互に配置される構成となっている。

【0079】

図１０に於いて、カメラユニット２ａ及びカメラユニット２ｃは、第３の実施例に於いて示されたカメラユニットであり、プリズム８ａ，８ｃによって結像光軸１４ａ，１４ｃが下方に屈曲され、更に偏向プリズム１８ａ、偏向プリズム１８ｃによりそれぞれ水平方向又は略水平方向（図示では中心線Ｏに向って右）に屈曲されている。

【0080】

又、カメラユニット２ｂ及びカメラユニット２ｄは、第４の実施例に於いて示されたカメラユニットであり、プリズム８ｂ，８ｄによって結像光軸１４ｂ，１４ｄが上方に屈曲され、更に偏向プリズム１８ｂ、偏向プリズム１８ｄによりそれぞれ水平方向又は略水平方向（図示では中心線Ｏに向って右）に屈曲されている。

【0081】

第５の実施例に於いては、結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが交互に下方、上方に屈曲されて配置されているので、隣接する前記結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ間での干渉が避けられる。更に、前記偏向プリズム１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄによって、前記結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの受光素子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを含むレンズ群が水平方向に屈曲されるので、全周カメラ１の上下寸法が小さくなり小型化が図れる。

【0082】

尚、第５の実施例に於いて、結像光軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを水平方向に屈曲させる前記偏向プリズム１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを省略することも可能である。

【0083】

図１５は第６の実施例を示し、図２のＡ－Ａ矢視相当図である。第６の実施例では、第１の実施例に於けるプリズム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに代え、直角反射プリズム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが用いられている。

【0084】

対物レンズ群６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄについては、第１の実施例と同様であるので、説明を省略する。

【0085】

第６の実施例に於いても、前記対物レンズ群６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの撮像光軸１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの仰角α、前記対物レンズ群６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの画角は第１の実施例と同様である。

【0086】

従って、結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの結像光軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、中心線Ｏ（鉛直線）に対してαだけ離反方向に傾斜している。

【0087】

前記結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが離反する構成となるので、該結像レンズ群７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ間の干渉が避けられ、カメラユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをより中心側に接近させることができ小型化が図れると共に、入射瞳位置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを中心線Ｏに接近させることができる。

【0088】

該入射瞳位置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、同一水平面上、且つ同一円周上の４等分位置に設定されていることは言う迄もない。

【0089】

第６の実施例では、光軸偏向部材として、安価な直角反射プリズムを使用するので、製作コストが低減する。

【0090】

尚、上記実施例に於いてカメラユニットを４組として説明したが、６組であっても良いことは言う迄もない。

【0091】

図１６は、本発明に係る全周カメラ１が地上型レーザスキャナに搭載された場合を示している。

【0092】

図１６中、３５はレーザスキャナ本体を示し、三脚３６を介して既知の位置に設置される。

【0093】

前記レーザスキャナ本体３５は、托架部３７、測距部３８、制御部３９を有する。前記全周カメラ１は、前記托架部３７の上面に搭載される。

【0094】

前記レーザスキャナ本体３５は測定基準点を有し、該測定基準点を基準とした測定が行われる。前記全周カメラ１の前記装置中心の位置と前記測定基準点の位置との関係は既知となっている。

【0095】

前記托架部３７は、前記三脚３６に水平方向に回転可能に搭載され、前記托架部３７の水平角は、水平角検出器４１により検出される様になっている。該水平角検出器４１によって検出された水平角は前記制御部３９に入力される。

【0096】

前記托架部３７には、前記測距部３８が鉛直方向に回転可能に支持され、鉛直角は鉛直角検出器４２によって検出される様になっている。該鉛直角検出器４２によって検出された鉛直角は前記制御部３９に入力される。

【0097】

前記測距部３８は、パルス測距光を照射し、測定対象物で反射されたパルス測距光（以下反射測距光）を受光し、パルス測距光の照射タイミングと反射測距光の受光タイミングとの時間差で測定対象物の測距を各パルス測距光毎に行う。各パルス測距光毎の測距結果は、水平角、鉛直角と関連付けられ、前記制御部３９に入力される。

【0098】

パルス測距光を照射しつつ、前記托架部３７の水平回転、前記測距部３８の鉛直回転をすることで、点群データが取得される。

【0099】

前記托架部３７が静止した任意の位置で、前記全周カメラ１による全周画像が取得される。尚、前記托架部３７が静止した位置は、前記水平角検出器４１によって水平角が検出される。

【0100】

前記全周カメラ１が取得した時の水平角と、前記全周カメラ１の装置中心の位置と前記レーザスキャナ本体３５の前記測定基準点の位置との関係とに基づき全周画像と点群データとの関連付けが行われる。尚、全周画像と点群データとの関連付けは、前記制御部３９で行っても良いし、別途ＰＣ等で行っても良い。而して、３次元データ付き全周画像を取得することができる。

【0101】

尚、上記実施例では、カメラユニットが４組の場合を示したが、３組、５組であっても同様に実施可能であることは言う迄もない。

【符号の説明】

【0102】

１ 全周カメラ
２ａ～２ｄ カメラユニット
４ａ～４ｄ 入射瞳位置
６ａ～６ｄ 対物レンズ群
７ａ～７ｄ 結像レンズ群
８ａ～８ｄ プリズム
９ａ～９ｄ 受光素子
１３ａ～１３ｄ 撮像光軸
１４ａ～１４ｄ 結像光軸
１６ａ～１６ｄ プリズム
１８ａ～１８ｄ 偏向プリズム
２２ａ～２２ｄ 直角反射プリズム

【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】

【図14】

【図15】

【図16】