特許 7403328 測量装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-14

(45)【発行日】2023-12-22

(54)【発明の名称】測量装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20231215BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 103A

G01C15/00 103D

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020008415

(22)【出願日】2020-01-22

(65)【公開番号】P2021117013

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2023-01-10

(73)【特許権者】

【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

【審査官】仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００１１２５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／０１３５１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００１－２２１９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－１５１５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１６２９９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－３７１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－５２８６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １／００－１／１４

５／００－１５／１４

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０２Ｂ ２６／１０－２６／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測距光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射測距光に基づき前記測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、前記測距光を偏向し回転照射する鉛直回転部と、該鉛直回転部に固着され該鉛直回転部と一体に回転する中空の鉛直回転軸と、前記鉛直回転部を挟んで前記距離測定部と対向して設けられ、外光を受光する撮像部とを具備し、該撮像部は外光を集光しつつ前記鉛直回転部に入射させ、該鉛直回転部と一体に回転する広角光学部材を有し、前記鉛直回転部で反射された前記外光が前記鉛直回転軸内を通過する様構成された測量装置。

【請求項2】

前記撮像部は、前記距離測定部と同軸又は略同軸で画像を取得する様構成された請求項１に記載の測量装置。

【請求項3】

前記広角光学部材は、前記鉛直回転部の入射面に隣接して設けられた凹レンズである請求項１又は請求項２に記載の測量装置。

【請求項4】

前記広角光学部材は、前記鉛直回転部の入射面に隣接して設けられた凹レンズを含む複数のレンズから構成された凹レンズ群である請求項１又は請求項２に記載の測量装置。

【請求項5】

前記広角光学部材は、前記外光の入射面に凹曲面が形成された凹レンズであり、前記凹曲面と対向する面が前記鉛直回転部に貼付けられ一体化された請求項１又は請求項２に記載の測量装置。

【請求項6】

前記広角光学部材は、前記鉛直回転部の前記外光の入射面に形成された凹曲面である請求項１又は請求項２に記載の測量装置。

【請求項7】

前記鉛直回転部は、反射面に反射膜が設けられた三角プリズムである請求項１～請求項６のうちのいずれか１項に記載の測量装置。

【請求項8】

前記鉛直回転部は、２つの三角プリズムを貼り合せた四角プリズムであり、前記２つの三角プリズムの境界面に反射膜が設けられた請求項１～請求項６のうちのいずれか１項に記載の測量装置。

【請求項9】

前記鉛直回転部は、所定の板厚を有するミラーであり、該ミラーの両面にそれぞれ反射面が形成された請求項１に記載の測量装置。

【請求項10】

前記鉛直回転部は、所定の板厚を有するガラス板であり、該ガラス板の一方の面に反射膜が設けられた請求項１～請求項６のうちのいずれか１項に記載の測量装置。

【請求項11】

前記鉛直回転部は、前記測距光の光軸に対して僅かに傾斜して配置された請求項７又は請求項８に記載の測量装置。

【請求項12】

前記撮像部は、該撮像部の光軸に沿って移動可能なズームレンズを有する請求項１～請求項１１のうちのいずれか１項に記載の測量装置。

【請求項13】

前記撮像部は、画角の小さい第１撮像部と画角の大きい第２撮像部とを有し、前記第１撮像部の光軸上に分岐部材が設けられ、該分岐部材は前記外光の一部を前記第２撮像部の光軸上に偏向する様構成された請求項１～請求項１２のうちのいずれか１項に記載の測量装置。

【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、測定対象物として反射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】

レーザスキャナには、光波距離測定装置と同軸で画像を取得する為の撮像部を設けたものがある。然し乍ら、従来の撮像部は、画角が１５°程度しかなく、３６０°分の画像を取得する為には合計で５００枚近くの画像を必要とする。従って、全周の３次元座標付きの画像を取得する為に多大な時間を要していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１０－２００３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、画像取得時間の短縮が図れる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】

【0006】

本発明は、測距光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射測距光に基づき前記測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、前記測距光を偏向し回転照射する鉛直回転部と、該鉛直回転部を挟んで前記距離測定部と対向して設けられ、外光を受光する撮像部とを具備し、該撮像部は外光を集光しつつ前記鉛直回転部に入射させ、該鉛直回転部と一体に回転する広角光学部材を有する様構成された測量装置に係るものである。

【0007】

又本発明は、前記撮像部は、前記距離測定部と同軸又は略同軸で画像を取得する様構成された測量装置に係るものである。

【0008】

又本発明は、前記広角光学部材は、前記鉛直回転部の入射面に隣接して設けられた凹レンズである測量装置に係るものである。

【0009】

又本発明は、前記広角光学部材は、前記鉛直回転部の入射面に隣接して設けられた凹レンズを含む複数のレンズから構成された凹レンズ群である測量装置に係るものである。

【0010】

又本発明は、前記広角光学部材は、前記外光の入射面に凹曲面が形成された凹レンズであり、前記凹曲面と対向する面が前記鉛直回転部に貼付けられ一体化された測量装置に係るものである。

【0011】

又本発明は、前記広角光学部材は、前記鉛直回転部の前記外光の入射面に形成された凹曲面である測量装置に係るものである。

【0012】

又本発明は、前記鉛直回転部は、反射面に反射膜が設けられた三角プリズムである測量装置に係るものである。

【0013】

又本発明は、前記鉛直回転部は、２つの三角プリズムを貼り合せた四角プリズムであり、前記２つの三角プリズムの境界面に反射膜が設けられた測量装置に係るものである。

【0014】

又本発明は、前記鉛直回転部は、所定の板厚を有するミラーであり、該ミラーの両面にそれぞれ反射面が形成された測量装置に係るものである。

【0015】

又本発明は、前記鉛直回転部は、所定の板厚を有するガラス板であり、該ガラス板の一方の面に反射膜が設けられた測量装置に係るものである。

【0016】

又本発明は、前記鉛直回転部は、前記測距光の光軸に対して僅かに傾斜して配置された測量装置に係るものである。

【0017】

又本発明は、前記撮像部は、該撮像部の光軸に沿って移動可能なズームレンズを有する測量装置に係るものである。

【0018】

更に又本発明は、前記撮像部は、画角の小さい第１撮像部と画角の大きい第２撮像部とを有し、前記第１撮像部の光軸上に分岐部材が設けられ、該分岐部材は前記外光の一部を前記第２撮像部の光軸上に偏向する様構成された測量装置に係るものである。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、測距光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射測距光に基づき前記測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、前記測距光を偏向し回転照射する鉛直回転部と、該鉛直回転部を挟んで前記距離測定部と対向して設けられ、外光を受光する撮像部とを具備し、該撮像部は外光を集光しつつ前記鉛直回転部に入射させ、該鉛直回転部と一体に回転する広角光学部材を有する様構成されたので、全周分の画像を取得するのに必要な画像数を大幅に低減することができ、全周の画像を取得するのに必要な時間を大幅に短縮す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】

【0020】

【図1】本発明の第１の実施例に係る測量装置を示す正断面図である。

【図2】本発明の第１の実施例に係る測量装置の撮像部を示す構成図である。

【図3】本発明の第１の実施例に係る測量装置の撮像部と距離測定部を示す構成図である。

【図4】本発明の第２の実施例に係る測量装置の撮像部を示す構成図である。

【図5】本発明の第３の実施例に係る測量装置の撮像部を示す構成図である。

【図6】本発明の第４の実施例に係る測量装置の撮像部を示す構成図である。

【図7】本発明の第５の実施例に係る測量装置の撮像部を示す構成図である。

【図8】本発明の第６の実施例に係る測量装置の撮像部を示す構成図である。

【図9】本発明の第７の実施例に係る測量装置の撮像部を示す構成図である。

【図10】本発明の第８の実施例に係る測量装置の撮像部を示す構成図である。

【図11】本発明の第９の実施例に係る測量装置の撮像部を示す構成図であり、（Ａ）は広角画像を取得する場合を示し、（Ｂ）は望遠画像を取得する場合を示している。

【図12】本発明の第１０の実施例に係る測量装置の撮像部を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

【0022】

先ず、図１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。

【0023】

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。尚、測定はノンプリズム測定が行われる。

【0024】

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。

【0025】

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プリズム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、撮像部２１等を具備している。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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

又、前記托架部５には、水平な軸心１１ａを有する中空の前記鉛直回転軸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。

【0030】

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プリズム１５が固着され、該走査プリズム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。

【0031】

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、前記走査プリズム１５は前記軸心１１ａを中心に回転される。

【0032】

前記走査プリズム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プリズム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。

【0033】

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。

【0034】

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、測定対象物の画像を取得する為の撮像プログラム、画像と３次元座標の関連付けを行う為の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。

【0035】

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。

【0036】

次に、前記距離測定部１９について説明する。

【0037】

該距離測定部１９は、前記演算制御部１７により制御される。発光素子２３からパルス光の測距光３４が射出されると、該測距光３４投光光学系２４、反射プリズム２５を介して射出される。該反射プリズム２５から射出される前記測距光３４の光軸は、前記軸心１１ａと合致しており、測距光は前記走査プリズム１５によって直角に偏向される。該走査プリズム１５が前記軸心１１ａを中心に回転することで、測距光は前記軸心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。

【0038】

測定対象物で反射された測距光（以下反射測距光）は、前記走査プリズム１５に入射し、該走査プリズム１５で偏向される。該走査プリズム１５で偏向された反射測距光は、受光光学系２６を経て受光素子２７で受光される。

【0039】

前記距離測定部１９は、前記発光素子２３の発光タイミングと、前記受光素子２７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、測距光の１パルス毎に測距を実行する（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）。前記発光素子２３は、発光のタイミング、即ちパルス間隔が変更可能となっている。

【0040】

尚、前記距離測定部１９には内部参照光光学系（後述）が設けられ、該内部参照光光学系から受光した内部参照光（後述）と反射測距光の受光タイミングの時間差と光速に基づき測距を行うことで、より高精度な測距が可能となる。

【0041】

又、前記距離測定部１９の前記走査プリズム１５を挟んで対向し、前記鉛直回転軸１１の延長上に、前記撮像部２１が設けられている。該撮像部２１は、前記走査プリズム１５の反射面１５ａで反射され、中空の前記鉛直回転軸１１内を通過した外光に基づき、測定対象物等の画像を取得可能となっている。

【0042】

前記托架部５と前記走査プリズム１５とがそれぞれ定速で回転し、該走査プリズム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働により、測距光が２次元に走査される。又、パルス光毎の測距により測距データ（斜距離）が得られ、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、測定対象物に対応する３次元の点群データが取得できる。

【0043】

次に、図２、図３に於いて、前記撮像部２１の詳細について説明する。

【0044】

該撮像部２１は、撮像光軸２８を有し、該撮像光軸２８上に撮像素子２９、複数のレンズからなる撮像レンズ群３１、前記走査プリズム１５が設けられている。又、走査プリズム１５の反射光軸２８ａ上に広角光学部材としての凹レンズ３２が設けられている。更に、測距光３４の反射光軸上には透明材料で形成された窓部３３が設けられている。

【0045】

尚、前記撮像光軸２８は、鉛直回転軸１１の軸心１１ａと合致していてもよいし、既知の距離でオフセットされていてもよい。

【0046】

前記撮像素子２９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、前記撮像素子２９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画像素子上での位置が特定される。

【0047】

前記撮像レンズ群３１は、固定焦点のレンズ群であり、被写界深度の深い暗い光学系となっている。前記走査プリズム１５は、例えば反射膜が設けられた４５°の反射面１５ａを有する三角プリズムである。前記反射光軸２８ａに沿って入射した外光３０は、前記走査プリズム１５の内部を透過し、反射面１５ａにより前記撮像光軸２８上に直角に反射される様になっている。

【0048】

前記凹レンズ３２は、前記鉛直回転軸１１の軸心１１ａと平行な面、即ち前記外光３０の入射面に１５ｂに近接して設けられる。前記凹レンズ３２は、凹レンズとなっており、前記外光３０を前記走査プリズム１５に対して集光する様構成される。尚、前記撮像レンズ群３１と前記凹レンズ３２とで凹レンズ群が構成される。

【0049】

前記窓部３３は、該窓部３３で反射された測距光が前記受光素子２７に入射しない様、測距光３４の光軸に対して僅かに傾斜して設けられている。

【0050】

尚、前記凹レンズ３２及び前記窓部３３は、前記走査プリズム１５と一体に回転する様構成される。或は、前記凹レンズ３２と前記窓部３３と前記撮像レンズ群３１が前記走査プリズム１５と一体に回転する様構成されてもよい。又、前記凹レンズ３２を前記走査プリズム１５に接着し、一体としてもよい。更に、前記凹レンズ３２は、複数のレンズを組合わせたレンズ群としてもよい。

【0051】

上記した前記撮像部２１は、広角の画像、例えば４５°～１８０°の画角で画像を取得できる様構成される。尚、前記撮像部２１が取得する画像は、静止画像であってもよいし、連続画像或は動画像であってもよい。

【0052】

次に、前記受光光学系２６について説明する、尚、図３中では、測距光（射出光）３４と反射測距光（入射光）３５のうち、主光線（光軸）のみを記載している。

【0053】

前記受光光学系２６は、所定のＮＡを有する受光レンズ３６と、所定の屈折率を有する４角形の受光プリズム３７とを有している。又、前記受光レンズ３６の中心部には、前記反射プリズム２５が貼付けられている。

【0054】

該受光プリズム３７は、前記受光レンズ３６を透過した前記反射測距光３５が入射する第１面３７ａ、該第１面３７ａの表面を透過した前記反射測距光３５が反射する第２面３７ｂ、該第２面３７ｂと前記第１面３７ａで反射された前記反射測距光３５が入射する第３面３７ｃ、該第３面３７ｃで反射された前記反射測距光３５が透過する透過面としての第４面３７ｄとを有している。該第４面３７ｄを透過した前記反射測距光３５は、前記受光素子２７に入射する。

【0055】

又、前記走査プリズム１５の下方には、再帰反射性を有するリファレンスプリズム３８が設けられている。前記走査プリズム１５を介して前記測距光３４を回転照射する過程で、該測距光３４が前記リファレンスプリズム３８に入射する。該リファレンスプリズム３８により再帰反射された前記測距光３４は、前記走査プリズム１５を介して前記受光光学系２６に入射し、前記受光素子２７に受光される。

【0056】

ここで、前記発光素子２３から前記リファレンスプリズム３８迄の光路長、該リファレンスプリズム３８から前記受光素子２７迄の光路長は既知である。従って、前記リファレンスプリズム３８で反射された測距光を内部参照光３９として利用することができる。前記走査プリズム１５と前記リファレンスプリズム３８とにより内部参照光光学系４１が構成される。

【0057】

前記発光素子２３から発せられた前記測距光３４は、前記投光光学系２４、前記走査プリズム１５を介して測定対象物に照射される。測定対象物で反射され、前記走査プリズム１５を介して前記受光光学系２６に入射した前記反射測距光３５は、前記受光レンズ３６及び前記第１面３７ａを透過する過程で屈折される。又、前記反射測距光３５は、前記受光プリズム３７の内部で前記第２面３７ｂ、前記第１面３７ａ、前記第３面３７ｃに順次反射され、前記第４面３７ｄを透過し、前記受光素子２７に受光される。

【0058】

又、上記した距離測定部１９による測距と並行して、前記撮像部２１による撮像が行われる。前記反射光軸２８ａに沿って前記凹レンズ３２に入射した前記外光３０は、集光されつつ前記走査プリズム１５の入射面１５ｂに入射する。該入射面１５ｂより入射した前記外光３０は、前記走査プリズム１５内を透過し、前記反射面１５ａで前記撮像光軸２８上に直角に反射される。前記反射面１５ａで反射された前記外光３０は、前記撮像レンズ群３１を介して前記撮像素子２９上に入射し、結像される。

【0059】

この時、前記反射光軸２８ａの前記反射面１５ａに対する入射位置は、前記反射測距光３５の光軸の前記反射面１５ａに対する入射位置の裏面であり、略合致している。即ち、前記撮像部２１の入射瞳位置は、前記測量装置本体３の原点と略合致している。

【0060】

前記演算制御部１７は、前記距離測定部１９の測距結果と前記水平角エンコーダ９及び鉛直角エンコーダ１４の検出結果に基づき、前記測距光３４の照射点（測定点）の３次元座標を演算し、点群データを取得する。又、前記演算制御部１７は、前記撮像部２１に画像を取得させ、全周分（３６０°）の画像を取得する。更に、前記演算制御部１７は、全周分の画像を合成して全周画像を作成すると共に、全周画像と測定データ（測距データ、測角データ）との関連付けも実行する。画像と測定データの関連付けにより、全周の３次元座標付きの色付き画像を取得できる。

【0061】

尚、上記では、点群データの取得と並行して画像を取得しているが、点群データの取得が完了した後、別途全周の画像を取得する様にしてもよい。

【0062】

上述の様に、第１の実施例では、前記走査プリズム１５を挟んで前記距離測定部１９と対向する位置に前記撮像部２１を設けている。又、該撮像部２１の入射瞳位置は、前記測量装置本体３の原点と略合致している。従って、前記撮像部２１が取得した画像の基準位置（中心）と点群データが略合致するので、関連付けの精度、色づけの精度を向上させることができる。

【0063】

又、前記走査プリズム１５の前記外光３０の前記入射面１５ｂに近接して、前記凹レンズ３２を設けているので、前記外光３０は広角から集光されつつ前記入射面１５ｂに入射する。

【0064】

従って、前記撮像部２１は、例えば画角が４５°～１８０°の広角画像を取得できるので、全周分の画像を取得するのに必要な画像数を大幅に低減することができ、全周の画像を取得するのに必要な時間を大幅に短縮することができる。

【0065】

又、前記凹レンズ３２は、偏心感度が緩く、結像精度に及ぼす影響が僅かであるので、取付けに高い精度を要求されることがなく、容易に収差を取ることができる。

【0066】

又、第１の実施例では、鉛直回転部としてミラーではなくプリズムを用いている。従って、前記外光３０は前記走査プリズム１５の内部を透過するので、前記走査プリズム１５を屈折率の高い材質で作成することで、容易に画角を広角化することができる。

【0067】

又、前記距離測定部１９は内部に反射面を有する前記受光プリズム３７を有し、該受光プリズム３７の内部で前記反射測距光３５を３回反射させ、該反射測距光３５の光路を屈曲させることで、前記受光レンズ３６の焦点距離分の光路長を確保している。

【0068】

従って、前記距離測定部１９の光軸方向の長さを短くすることができるので、前記距離測定部１９の光学系の小型化が図れると共に、測量装置全体の小型化を図ることができる。

【0069】

又、前記反射測距光３５の光路を屈曲させる為の光学部材として、平面板のミラーではなくプリズムを使用している。従って、前記測量装置本体３に対する温度変化に基づく光軸のズレ（偏角誤差）が抑制され、測定精度の向上を図ることができる。

【0070】

更に、窓部３３が前記測距光３４の光軸に対して僅かに傾斜しているので、前記窓部３３で反射された測距光が前記受光素子２７に入射するのを防止することができ、測定精度の向上を図ることができる。

【0071】

次に、図４に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図４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。

【0072】

第２の実施例に於ける撮像部２１では、広角光学部材として、２枚のレンズを組合わせた凹レンズ群４２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。

【0073】

前記凹レンズ群４２は、凹レンズ４３と凸レンズ４４とが一体化された複合レンズである。前記凹レンズ４３は、走査プリズム１５の入射面１５ｂに隣接する面が凹形状であり、凹形状の面に対向する面に前記凸レンズ４４が貼付けられ、一体化されている。

【0074】

第２の実施例では、広角光学部材を２枚のレンズからなる凹レンズ群４２としている。従って、前記撮像部２１の光学系に生じる収差を補正することができる。

【0075】

尚、第２の実施例では、前記凹レンズ群４２を２枚のレンズにより構成している。一方で、凹レンズを含むレンズ群であれば、前記凹レンズ群４２は３枚以上のレンズにより構成されてもよい。

【0076】

次に、図５に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図４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。

【0077】

第３の実施例に於ける撮像部２１では、広角光学部材として第１の実施例に於ける凹レンズ３２と同形状又は略同形状の凹レンズ４５を用いている。

【0078】

該凹レンズ４５は、走査プリズム１５の入射面に隣接する面が平面であり、該平面が前記走査プリズム１５の入射面１５ｂに貼付けられ、一体化されている。又、前記凹レンズ４５の前記走査プリズム１５の平面と対向する面に凹部が形成されている。その他の構成は第１の実施例と同様である。

【0079】

第３の実施例に於いても、前記凹レンズ４５は外光３０を集光しつつ前記走査プリズム１５に入射させる構成となっている。従って、撮像部２１は広角の画像を取得できるので、全周画像を取得するまでの時間を大幅に短縮することができる。

【0080】

次に、図６に於いて、本発明の第４の実施例について説明する。尚、図６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。

【0081】

第４の実施例に於ける撮像部２１では、広角光学部材として走査プリズム１５の入射面１５ｃを用いている。該入射面１５ｃは、凹曲面となっており、外光３０を広角で入射させる様構成されている。

【0082】

第４の実施例では、前記走査プリズム１５が広角光学部材を兼用しており、別途凹レンズを設ける必要がない。従って、部品点数を低減することができ、製作コストの低減を図ることができる。

【0083】

次に、図７に於いて、本発明の第５の実施例について説明する。尚、図７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。

【0084】

第５の実施例では、走査プリズム１５が測距光３４の光軸に対して僅かに、例えば１°～２°程度傾斜している。

【0085】

又、第５の実施例では、走査プリズム１５の反射面１５ａに対向して広角光学部材としての凹レンズ４６が設けられている。即ち、前記撮像部２１は、測距光３４及び反射測距光３５が前記走査プリズム１５の内部を透過し、前記凹レンズ４６により集光された外光３０が、前記走査プリズム１５の内部で屈折されることなく前記反射面１５ａで反射される様構成されている。

【0086】

上記した前記撮像部２１は、第１の実施例と比較して、測距光３４及び反射測距光３５が反射される前記反射面１５ａと、前記外光３０が反射される前記反射面１５ａとが逆となった構成となっている。その他の構成については、第１の実施例と同様である。

【0087】

第５の実施例では、前記走査プリズム１５を前記測距光３４の光軸に対して僅かに傾斜させている。従って、前記測距光３４が前記走査プリズム１５に入射する際、或は該走査プリズム１５から射出される際に反射した前記測距光３４が受光素子２７（図１参照）に受光されるのを防止することができ、窓部３３（図２参照）を省略することができる。

【0088】

次に、図８に於いて、本発明の第６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。

【0089】

第６の実施例では、鉛直回転部として、２つの三角プリズムを貼り合せた四角プリズムにより走査プリズム４７を用いている。即ち、該走査プリズム４７は、鉛直回転軸１１（図１参照）の軸心１１ａに関して対称な形状となっている。又、前記走査プリズム４７は、測距光３４の光軸に対して僅かに、例えば１°～２°程度傾斜している。前記走査プリズム４７以外の構成については、第１の実施例と同様である。

【0090】

該走査プリズム４７は、２つの三角プリズムの境界面が反射膜を設けた反射面４７ａとなっている。又、測距光３４及び反射測距光３５、外光３０が共に前記走査プリズム４７内を透過する様構成されている。

【0091】

第６の実施例では、前記走査プリズム４７が前記軸心１１ａに関して対称な形状となっている。従って、前記走査プリズム４７を回転させた際の芯ブレが抑制され、測定精度、撮像精度を向上させることができる。

【0092】

又、前記走査プリズム４７が前記測距光３４の光軸に対して僅かに傾斜されているので、前記走査プリズム４７で反射された前記測距光３４が受光素子２７（図１参照）に受光されるのを防止することができる。従って、窓部３３（図２参照）を省略することができる。

【0093】

次に、図９に於いて、本発明の第７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。

【0094】

第７の実施例では、鉛直回転部として、板状のミラー４８を用いている。該ミラー４８は両面にそれぞれ反射面４８ａ，４８ｂを有し、前記反射面４８ａで測距光３４及び反射測距光３５を反射し、前記反射面４８ｂで外光３０を反射する様構成されている。その他の構成については、第１の実施例と同様である。

【0095】

第７の実施例では、前記ミラー４８の板厚だけ撮像光軸２８と前記測距光３４の光軸がずれることとなるが、撮像部２１を距離測定部１９（図１参照）と非同軸に設ける場合よりも視差を小さくすることができる。

【0096】

次に、図１０に於いて、本発明の第８の実施例について説明する。尚、図１０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。

【0097】

第８の実施例では、鉛直回転部として、一方の面に反射膜を設けたガラス板４９を用いている。第８の実施例では、外光３０が前記ガラス板４９の反射面４９ａで反射され、測距光３４及び反射測距光３５が前記ガラス板４９の内部を透過し、前記反射面４９ａで裏面反射する様に構成されている。

【0098】

従って、撮像光軸２８と前記測距光３４及び前記反射測距光３５の光軸のズレを小さくすることができ、測定精度の向上を図ることができる。

【0099】

次に、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に於いて、本発明の第９の実施例について説明する。尚、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）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。

【0100】

第９の実施例では、撮像レンズ群３１が撮像光軸２８に沿って移動可能なズームレンズとなっている。尚、前記撮像レンズ群３１の移動は、調整ネジ等により手動で行ってもよいし、演算制御部１７（図１参照）により自動で行わせてもよい。

【0101】

図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示される様に、前記撮像レンズ群３１を前記撮像光軸２８に沿って移動させることで、前記撮像レンズ群３１の焦点距離が変更され、撮像部２１が取得する画像の画角を変更することができる。従って、画角が広い荒い画像や画角が狭い精細な画像等、用途に応じて最適な画角の画像を取得することができ、作業性を向上させることができる。

【0102】

次に、図１２に於いて、本発明の第１０の実施例について説明する。尚、図１２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。

【0103】

第１０の実施例では、撮像部が第１撮像部５１と第２撮像部５２から構成される。前記第１撮像部５１は、第１撮像光軸５３を有し、該第１撮像光軸５３上に第１撮像素子５４、複数のレンズからなる第１撮像レンズ群５５、分岐部材としてのビームスプリッタ５６、走査プリズムが設けられている。又、前記第２撮像部５２は、第２撮像光軸５７を有し、該第２撮像光軸５７上に第２撮像素子５８、複数のレンズからなる第２撮像レンズ群５９、前記ビームスプリッタ５６が設けられている。その他の構成は第１の実施例と同様である。

【0104】

前記第１撮像レンズ群５５は、焦点距離が長い光学系となっており、前記第２撮像レンズ群５９は焦点距離の短い光学系となっている。即ち、前記第１撮像部５１は画角が小さい望遠撮像部を構成し、前記第２撮像部５２は画角が大きい広角撮像部を構成している。

【0105】

又、前記ビームスプリッタの分岐比は１：１となっており、前記第２撮像光軸５７を前記第１撮像光軸５３と同軸に偏向する様配置されている。

【0106】

第１０の実施例では、望遠撮像部としての前記第１撮像部５１と、広角撮像部としての第２撮像部５２とが同軸に設けられている。従って、用途に応じて望遠画像と撮像画像を適宜選択することができる。

【0107】

又、望遠画像と広角画像が同時に取得され、同時に表示可能である為、視準する為のターゲットの位置を容易に認識することができる。

【0108】

尚、第１０の実施例では、分岐部材として板状の前記ビームスプリッタ５６を用いているが、プリズム状のビームスプリッタを用いてもよい。

【0109】

又、各実施例を適宜組合わせてもよいのは言う迄もない。

【符号の説明】

【0110】

１ 測量装置
３ 測量装置本体
１５ 走査プリズム
１７ 演算制御部
１９ 距離測定部
２１ 撮像部
３０ 外光
３２ 凹レンズ
３４ 測距光
３５ 反射測距光
４２ 凹レンズ群
４５ 凹レンズ
４６ 凹レンズ
４７ 走査プリズム
４８ ミラー
４９ ガラス板
５１ 第１撮像部
５２ 第２撮像部
５６ ビームスプリッタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】