特許 7543010 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】2024-08-23

(45)【発行日】2024-09-02

(54)【発明の名称】測量装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20240826BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 103Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020118605

(22)【出願日】2020-07-09

(65)【公開番号】P2022015633

(43)【公開日】2022-01-21

【審査請求日】2023-06-29

(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】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】100187182

【弁理士】

【氏名又は名称】川野 由希

(72)【発明者】

【氏名】菊池 武志

【審査官】櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０５８１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５９２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３９５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４５９５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １／００－１５／００

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測距光を送光し、測定対象物で反射した反射測距光を受光して測定点を測距する測距部；
前記測距光の角度を検出して前記測定点を測角する測角部；
前記測距部および前記測角部を制御して測距および測角を行い、測定データとして、前記測定点の３次元座標を取得する測量部と、
前記測定データに基づいて前記測定対象物の３次元形状を取得し、前記測定対象物の表面に、前記測定データを表示するための投影画像を生成する投影画像生成部と、
前記投影画像の前記測定対象物への投影を制御する投影制御部とを備える制御演算部；および、
前記投影画像の像を形成する表示素子と、前記表示素子に投影光を入射する光照射装置と、前記表示素子から出射される前記投影画像を、前記測定対象物に投影する投影レンズとを備える画像投影部；
を備え、
前記測定点の３次元座標の原点である器械中心と前記投影画像の座標の原点とが合致しており、前記測距部の光軸と前記画像投影部の光軸とが、共通の直線上に反対向きになるように構成されていることを特徴とする測量装置。

【請求項2】

前記投影画像生成部は、前記投影画像として、前記測定点を点として表示する画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の測量装置。

【請求項3】

前記投影画像生成部は、前記投影画像として、前記測定対象物の表面の凹凸を認識可能に表示する画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の測量装置。

【請求項4】

前記測定対象物の設計データを記憶する記憶部をさらに備え、
前記投影画像生成部が、前記設計データと前記測定データとの差異を識別可能に表示する画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の測量装置。

【請求項5】

前記測距光がパルス光であり、前記測距光を鉛直方向および水平方向に走査して、前記測定対象物の３次元点群データを取得するレーザスキャナであり、
前記投影画像生成部は、前記投影画像として、前記３次元点群データの点群密度を識別可能に表示する画像を生成することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の測量装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測量装置に関し、より詳細には、プロジェクタ機能を備える測量装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、測距光を送光し、測定対象物で反射した反射測距光を受光して照射点を測距し、測距光の角度を検出して前記照射点を測角して、測定データである照射点の座標を取得する測量装置として、トータルステーションや３次元スキャナが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

従来の測量装置では、取得した測定データを視覚的に確認するために、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置を用いて、表示用画像を作成し、該表示用画像をディスプレイに表示をさせている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－０４８８６８号公報

【文献】特開２０１８－０４５５８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、測定データを視覚的に確認するために、実際の空間にプロジェクタ装置を用いて投影することができる測量装置はなかった。

【0006】

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、測定データを測定対象物に投影して、現場で視覚的に確認可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる測量装置は、測距光を送光し、測定対象物で反射した反射測距光を受光して測定点を測距する測距部；前記測距光の角度を検出して前記測定点を測角する測角部；前記測距部および前記測角部を制御して測距および測角を行い、測定データとして、前記測定点の３次元座標を取得する測量部と、前記測定データに基づいて前記測定対象物の３次元形状を取得し、前記測定対象物の表面に、前記測定データを表示するための投影画像を生成する投影画像生成部と、前記投影画像の前記測定対象物への投影を制御する投影制御部とを備える制御演算部；および、前記投影画像の像を形成する表示素子と、前記表示素子に投影光を入射する光照射装置と、前記表示素子から出射される前記投影画像を、前記測定対象物に投影する投影レンズとを備える画像投影部；を備える。

【0008】

上記態様において、前記投影画像生成部は、前記投影画像として、前記測定点を点として表示する画像を生成することも好ましい。

【0009】

また、上記態様において、前記投影画像生成部は、前記投影画像として、前記測定対象物の表面の凹凸を認識可能に表示する画像を生成することも好ましい。

【0010】

また、上記態様において、測定対象物の設計データを記憶する記憶部をさらに備え、
前記投影画像生成部が、前記設計データと前記測定データとの差異を識別可能に表示する画像を生成することも好ましい。

【0011】

また、上記態様において、前記測距光がパルス光であり、前記測距光を鉛直方向および水平方向に走査して、前記測定対象物の３次元点群データを取得するレーザスキャナであり、前記投影画像生成部は、前記投影画像として、前記３次元点群データの点群密度のレベルを識別可能に表示する画像を生成することも好ましい。

【0012】

また、上記態様において、器械中心と、前記投影画像の座標の原点が合致しており、前記測距部の光軸と前記画像投影部の光軸とが、共通の直線上に反対向きになるように構成されていることも好ましい。

【発明の効果】

【0013】

上記態様によれば、測量装置に測定データを確認するための投影用画像を生成させ、該投影用画像を、実際の空間の測定対象物表面に投影できるように構成したので、測定データを現場で視覚的かつ直感的に確認することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１の実施の形態に係る測量装置の外観概略図である。

【図2】同測量装置の構成ブロック図である。

【図3】同測量装置の測距部および画像投影部の構成を説明する図である。

【図4】同測量装置の動作のフローチャートである。

【図5】同測量装置が投影する投影画像の一例を示す図である。

【図6】第２の実施の形態に係る測量装置の外観概略図である。

【図7】同測量装置の構成ブロック図である。

【図8】同測量装置の測距部および画像投影部の構成を説明する図である。

【図9】同測量装置が投影する投影画像の一例を示す図である。

【図10】同測量装置が投影する投影画像の別の一例を示す図である。

【図11】第３の実施の形態に係る測量装置の構成ブロック図である。

【図12】同測量装置が投影する投影画像の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態の説明において、同一の構成には同一の符号を付し、対応する構成には同一の名称を付して、重複する説明を適宜省略する。なお、各図において、説明の便宜上構成部品は適宜拡縮して模式的に示しており、実際の比率を反映したものではない。また、下記の実施の形態は、一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。

【0016】

１．第１の実施の形態
１．１ 測量装置の構成
図１は、第１の実施の形態に係る測量装置１００の、投影画像６を投影中の状態を示す外観図である。図２は、測量装置１００の構成ブロック図、図３は、測距部１０および画像投影部７０の構成を説明する模式図である。なお、投影画像６は、後述するように種々の変形例（例えば投影画像６ａ～６ｃ）を含むことができるが、共通する説明をする場合には代表して投影画像６として説明する。

【0017】

本実施の形態において、測量装置１００は、いわゆるモータドライブトータルステーションである。測量装置１００は、三脚２、および三脚２に取り付けられた整準台３を介して既知点に据え付けられている。測量装置１００は、外観上、整準台３に着脱可能に取り付けられる基盤部４ａと、基盤部４ａに軸Ｈ－Ｈ回りに３６０°水平回転可能に設けられた托架部４ｂと、托架部４ｂの凹部５に、軸Ｖ－Ｖ回りに鉛直回転可能に設けられた望遠鏡４ｃとを備える。

【0018】

図２に示す通り、測量装置１００は、測距部１０．測角部２０、回転駆動部３０、制御演算部４０、表示部５０、記憶部６０、画像投影部７０、および操作部８０を備える。

【0019】

測距部１０は、望遠鏡４ｃ内に配置され、概略として、図３に示すように、発光素子１１、測距光学系１２および受光素子１３を備える。測距部１０は、発光素子１１から、測距光学系１２を介して測距光Ｌを出射して両面ミラー１４を介して、測定対象物を照射し、測定対象物からの反射光Ｌａを、両面ミラー１４，測距光学系１２を介して、受光素子１３で受光する。測距部１０で取得される発光信号と受光信号の位相差により、照射点までの距離を測定することができる。測距部１０は、これに限らず、光波距離計が備える公知の構成を備えることができ、例えば、ユーザが視準方向を視準するための接眼レンズ等をさらに備えることができる。

【0020】

両面ミラー１４は、測距部１０と画像投影部７０との間にあり、望遠鏡４ｃに固定されて望遠鏡４ｃと一体に軸Ｖ－Ｖ周りに回転する。また、両面ミラー１４は、一方の面で測距光Ｌを、他方の面で投影光Ｍを反射して、測距光Ｌと投影光Ｍの光軸が同軸上の反対方向に向かうようにしている。

【0021】

測角部２０は、水平角検出器２１および鉛直角検出器２２を含む。水平角検出器２１および鉛直角検出器２２は、例えば、ロータリエンコーダである。

【0022】

また、回転駆動部３０は、水平回転駆動部３１および鉛直回転駆動部３２を含む。水平回転駆動部３１はモータであり、基盤部４ａに備えられ、托架部４ｂを軸Ｈ－Ｈ周りに水平回転させる。水平角検出器２１は、水平回転駆動部３１の回転軸部に設けられ、托架部４ｂの水平角、すなわち望遠鏡４ｃの視準方向の水平角を検出可能となっている。

【0023】

鉛直回転駆動部３２は、モータであり、托架部４ｂに設けられ、望遠鏡４ｃを軸Ｖ－Ｖ周りに鉛直回転させる。鉛直角検出器２２は、鉛直回転駆動部３２の回転軸部に設けられ、望遠鏡４ｃの視準方向の鉛直角を検出可能となっている。測距部１０および測角部２０で取得される検出信号は、制御演算部４０に入力される。

【0024】

表示部５０は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ・Ｌｕｍｉｎｅｓｓｅｎｃｅ）ディスプレイ等である。表示部５０は、制御演算部４０の制御に従って、測量結果や、操作のための画面等を表示する。

【0025】

記憶部６０は、情報をコンピュータが処理可能な形式で記憶、表記、保存及び伝達する記録媒体であって、後述する各機能部の機能を含む制御演算部４０の機能を発揮するための各種プログラムを記憶する。また、測量部４１により取得された測定データおよび、投影画像生成部４２により生成された投影画像６を記憶する。記憶部６０としては、ハードディスクドライブ等の磁気ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ・Ｄｉｓｃ），ＤＶＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ・Ｃａｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｃ）等の光磁気ディスク、フラッシュメモリやＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリを採用することができる。

【0026】

画像投影部７０は、概略として、図３に示すように光照射装置７１、表示素子７２および投影レンズ７３を備えるプロジェクタ装置である。

【0027】

光照射装置７１は、図示しない光源を備え、投影光学系７４、および両面ミラー１４を介して、表示素子７２に向けて投影光Ｍとして可視光を照射する装置である。光照射装置７１としては、一例として色分離方式のものが採用されている。また、光源としては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ・Ｅｍｉｔｔｉｎｇ・Ｄｉｏｄｅ）またはレーザダイオード等の半導体発光素子や、ランプ（ハロゲンランプ、キセノンランプ等）を採用することができる。

【0028】

表示素子７２は、二次元アレイ状に配列された複数の画素を有するＤＭＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ・Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ・Ｄｅｖｉｃｅ）、透過型液晶ディスプレイパネルまたは反射型液晶ディスプレイパネルである。表示素子７２が、ＤＭＤである場合には、表示素子７２の画素は可動マイクロミラーであり、表示素子７２が液晶ディスプレイパネルである場合には、表示素子７２の画素は液晶シャッター素子である。

【0029】

光照射装置７１が色分離方式である場合、光照射装置７１は、白色光源および色分離器等を有し、白色光源か発した白色光が色分離器によって、光の３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ），青色（Ｂ）に分離される。この場合、表示素子７２が色ごとにあり、複数色の光が表示素子７２に照射され、各表示素子７２を透過又は反射した光が合成される。

【0030】

光照射装置７１としては、色分離方式に限らず、一般的なプロジェクタ装置に採用される、時分割方式、独立光源方式のものを採用することができる。それぞれの場合、光照射装置７１に対応した表示素子７２を採用することができる。

【0031】

投影レンズ７３は、表示素子７２によって形成された表示画像を、測定対象物に投影する。投影レンズ７３は、フォーカシングの調整が可能であると共に、焦点距離の調整が可能に構成されている。投影レンズ７３は、図示しないレンズ駆動部によって駆動される。

【0032】

レンズ駆動部は、投影レンズ７３の構成レンズを駆動することによってズームやフォーカシングを行う。ズームやフォーカシングは、ユーザの操作によって実行可能であってもよく、後述する投影制御部４３の制御により行われるようになっていてもよい。

【0033】

画像投影部７０は、測距部１０と同様に、望遠鏡４ｃ内に設けられている。また、測距部１０および画像投影部７０は、例えば、測距部１０の測距光Ｌの光軸と前記投影部からの投影光Ｍの光軸とは、共通の軸上に反対向きになるように構成されている。なお、この共通の軸は、器械中心Ｏを通る望遠鏡４ｃの視準軸上の軸である。ここで、器械中心Ｏは、軸Ｈ－Ｈと、軸Ｖ－Ｖの交点であり、測量装置１００で取得される３次元座標の原点となる点である。

【0034】

画像投影部７０は、投影制御部４３によって駆動されると、光照射装置５１が駆動され、投影光Ｍが出射されて表示素子７２に入射する。表示素子７２は、投影画像６の像を形成する。次いで、投影レンズ７３を介して、被投影体である測定対象物の表面に投影画像６の像を投影する。

【0035】

なお、測距部１０と画像投影部７０との位置関係は、共通の軸上に反対向きになるように構成されることが必須ではない。測距部１０と画像投影部７０との位置関係が既知であり、投影画像６と測定データが同じ座標空間のデータとなるように変換可能であればよい。

【0036】

操作部８０は、ユーザからの入力を受け付けて、その入力に係る情報を制御演算部４０に伝達できる全ての種類の装置の何れか、またはその組み合わせにより実現される。例えば、ボタン等のハードウェア入力手段や、タッチパネルディスプレイ等の表示部５０上に表示されたソフトウェア入力手段、リモートコントローラ等の入力手段を含む。

【0037】

、
制御演算部４０は、記憶部６０に記憶される各種プログラムに含まれるコードまたは命令によって実現する機能、および/または、方法を実行する。制御演算部４０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｆｉｃｓ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ・Ｓｐｅｃｉｆｉｃ・Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ・Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を含み、集積回路等に形成される論理回路や専用回路によって、本明細書に開示される各種処理を実現してもよい。

【0038】

また、制御演算部４０は、機能部として、測量部４１、投影画像生成部４２、および投影制御部４３を備える。

【0039】

測量部４１は、測量装置１００による測量を実行して、測距光Ｌの照射点、すなわち測定点の座標を算出する。具体的には、回転駆動部３０を制御して、望遠鏡４ｃで測定対象物を視準し、測距部１０および測角部２０により、測量装置１００と測定対象物（における照射点）との水平角、鉛直角および距離を検出する。また、測量部４１は、取得した水平角、鉛直角および距離に基づいて、測定点の、器械中心Ｏを中心とする座標を算出する。測量部４１が算出した測定点の座標は、測定データとして記憶部６０に記憶される。

【0040】

投影画像生成部４２は、測量部４１により取得され、記憶部６０に記憶された測定データにもとづいて、測定対象物の３次元形状を算出する。次に、この３次元形状データを３次元コンピュータグラフィクスで読み込み、測定データを視覚的に確認可能な画像として、測定対象物の表面形状に対応するスクリーンに投影するための歪み補正を行い、投影画像６を生成する。

【0041】

図１の例では、視覚的に確認可能な画像として、測定点Ｐ_１～Ｐ_９，測定点Ｐ_１１～Ｐ_１６を円形の点として表示する画像を示す。歪み補正の手法としては、例えば、スプラインワープ補正、ピンワープ補正等を適用することができる。また、生成する画像における測定点の形状や、色彩は、変更可能となっていてもよい。

【0042】

投影制御部４３は、光照射装置７１を駆動して、投影光Ｍを出射させ、表示素子７２に入射させる。また、投影制御部４３は、表示素子７２を反射または透過する投影光Ｍにより、投影画像６の像を形成するように制御する。これにより、投影レンズ７３を介して投影画像６の像を被投影体である測定対象物の表面に投影する。

【0043】

また、投影制御部４３は、回転駆動部３０を制御して、画像投影部７０を投影方向（測定対象物）に向かわせる。

【0044】

また、投影制御部４３は、レンズ駆動部を駆動して投影画像６のズームおよび焦点調節を制御する。焦点調節は、例えば、測定データに基づいて、測定点が、直線状かつ多いところが焦点位置となるように、レンズ駆動部を制御するとよい。あるいは、ユーザが、基準となる平面を指定できるようになっており、その平面に焦点位置が来るようにレンズ駆動部を制御してもよい。

【0045】

１．２ 測量装置の動作
次に、測量装置１００の動作について説明する。図４は、測量装置１００の使用時の動作のフローチャートである。図１に示す現場での作業について説明する。

【0046】

測量装置１００は、既知点に設置されている。動作を開始すると、ステップＳ１０１で、測量部４１が、測距部１０および測角部２０を駆動して、測定対象物Ｓ１を視準し、測定対象物Ｓ１上の測定点を測距および測角する。

【0047】

次に、ステップＳ１０２で、測量部４１は、測距および測角の結果から、測定点の３次元座標を算出する。取得した測定点の３次元座標は、測定データとして、記憶部６０に記憶される。

【0048】

次に、ステップＳ１０３で、測量部４１は、表示部５０に測定を継続するかどうかを確認する画面を表示し、ユーザの選択により、測定の継続（Ｙｅｓ）または終了（Ｎｏ）を選択する。

【0049】

測定を継続する場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１に戻り、測量部４１は、ステップＳ１０１～１０３を繰り返して別の測定点の測定を行う。

【0050】

一方、測定を終了する場合（Ｎｏ）、ステップＳ１０４に移行する。ステップＳ１０４では、投影画像生成部４２が、表示部５０に画像の投影を行うかどうかを確認する画面を表示し、ユーザの選択により、画像を投影する（Ｙｅｓ）または画像を投影しない（Ｎｏ）を選択する。

【0051】

ここで、画像を投影しない（Ｎｏ）が選択された場合、制御演算部４０は処理を終了する。一方、画像を投影する（Ｙｅｓ）が選択された場合、ステップＳ１０５で、投影画像生成部４２は、記憶部６０に記憶された測定データに基づいて、投影画像６を生成する。

【0052】

次に、ステップＳ１０６で、投影制御部４３は、回転駆動部３０を駆動して、画像投影部７０（投影レンズ７３）を、投影方向、すなわち現実空間における測定対象物Ｓ１の方向へと向かわせる。

【0053】

ステップＳ１０５と、ステップＳ１０６とは必ずしもこの順序で行う必要はない、すなわち、ユーザが、現実空間における特定の部分（例えば図１において、測定対象物Ｓ１）の測定データを投影したい場合には、ステップＳ１０４で画像の投影を選択した後、ステップＳ１０６で、回転駆動部３０を駆動して、投影レンズ７３を測定対象物Ｓ１に向かわせてもよい。この場合、次いで、ステップＳ１０５を実行して、画像投影部７０の測定対象物Ｓ１の部分の測定データに基づいて投影画像６を生成する。

【0054】

次に、ステップＳ１０７では、投影制御部４３が、画像投影部７０を制御して、投影画像６を測定対象物Ｓ１（図１）に投影する。図１では、投影画像６は、測定点Ｐ_１～Ｐ_９，Ｐ_１1～Ｐ₁₆を、立体構造物Ｓ１の表面に縦横に等間隔で並んだ円形の点として表示している。ここで、表示されていない測定点Ｐ_１０（破線で示されている）は、何らかの理由により測定されなかった点である。なお、測定対象物Ｓ１は単に模式的に示したものであり、形状は問わない。

【0055】

次に、ステップＳ１０８おいて、投影制御部４３は、投影終了の指示の有無を確認しながら、待機して、投影終了の指示があったとき（Ｎｏ）、処理を終了する。

【0056】

なお、ステップＳ１０１～Ｓ１０３の測定と、ステップＳ１０４～Ｓ１０８の画像の投影とは必ずしも一連の動作として実行する必要はなく、別々の動作として実行してもよい。

【0057】

図５は、測量装置１００の別の使用状態を説明する図である。図５は、杭打ち点Ｐ_１～Ｐ_４の設置を行っている状況を示す。

【0058】

図５の場合、ユーザＵは、ファンビームを送光するファンビーム送光器７ａとプリズム７ｂを備えるリモートキャッチャー７を用いている。また、測量装置１００は、図示しないが、さらにファンビーム検出器と、プリズムを自動追尾する自動追尾部を備え、杭打ち点上に鉛直に保持されたプリズムを測距・測角して、杭打ち点の３次元座標を取得する。

【0059】

杭打ち点設置作業においては、従来と同様に、リモートキャッチャー７を保持するユーザＵが、各杭打ち点を移動して、杭打ちを行う。その後ステップＳ１０４～Ｓ１０８の動作を行い、測定対象物である杭打ち点設置領域に、投影画像６の投影を行う。測量装置１００は、このように、杭打ち後の杭打ち点の確認にも利用することができる。

【0060】

１．３ 効果
本実施の形態では、測量装置１００に画像投影部７０を設け、測定データを実際の空間における測定対象物に投影するようにしたので、事務所に持ち帰って表示用データに変換しなくても、現場で測定結果を確認することができる。特に、実際の空間における測定対象物に、投影することで、実際の空間におけるデータの測定状況を直観的に把握することができる。

【0061】

たとえば、図１のような状況では、投影画像６を確認すれば、測定点Ｐ_１０の測定が漏れていることを、直ちに認識することができる。また、図５のような状況では、実際に杭打ちした点が、杭打ち点として測定した点とが一致しているかどうかを視覚的に認識することができる。

【0062】

また、本実施の形態において、望遠鏡４ｃ内に測距部１０と、画像投影部７０の光軸を、共通の軸上に反対向きになるよう構成すれば、望遠鏡４ｃを鉛直方向に１８０°回転させるだけで、画像投影部７０の光軸を、測距部１０の光軸と合致させることができるので、投影画像生成部４２で投影画像生成の際に複雑な演算処理を行う必要がなく、処理時間を短縮することができる。

【0063】

２．第２の実施の形態
２.１ 測量装置の構成
図６は、第２の実施の形態に係る測量装置２００の投影画像６ａを投影中の状態を示す外観概略図である。図７は、測量装置２００の構成ブロック図、図８は、投光部２０４ｃに配置される測距部１０および画像投影部７０の構成を説明する模式図である。

【0064】

本実施の形態において、測量装置２００は、いわゆる３次元レーザスキャナである。測量装置２００と、測量装置１００とは、以下の点を除き共通の構成を有する。まず、外観上において、測量装置１００では托架部４ｂの凹部５に、軸Ｖ－Ｖ周りに回転する望遠鏡４ｃを備えるのに対して、測量装置２００では、托架部２０４ｂの凹部２０５に、投光部２０４ｃを備える。

【0065】

また、図８の測距部２１０と画像投影部７０との間には、望遠鏡４ｃに固定された両面ミラー１４に代えて、回動ミラー９０を備える。回動ミラー９０は、両面ミラーであり、両面ミラー１４と同様に、測距部２１０と画像投影部７０とがそれぞれの出射光軸と同軸上かつ反対に向かうようにしている。

【0066】

また、回動ミラー９０は、鉛直回転駆動部３２に接続されて、器械中心Ｏを中心として、軸Ｖ－Ｖ周りに走査することで、測距光Ｌを鉛直方向に走査できるようになっている。また、発光素子２１１は、パルスレーザ光（パルス光）を出射する。このようにして、測量装置２００は、測距光Ｌを水平方向および鉛直方向に全周にわたって測距光Ｌを走査して、全周の点群データを取得可能に構成されている。

【0067】

なお、画像投影部７０の駆動時には、回動ミラー９０は回転せず、回動ミラー９０と、画像投影部７０とは固定されている。測距光Ｌの走査時に測距光Ｌの光路を妨害しないように、画像投影部７０は、回動ミラー９０と一体に回転するようになっていてもよい。

【0068】

また、機能的には、図７に示すように、測量装置１００が制御演算部４０に測量部４１および投影画像生成部４２を備えるのに代えて、測量装置２００では、制御演算部２４０に点群データ取得部２４１および投影画像生成部２４２を備える。

【0069】

点群データ取得部２４１は、測距部２１０、測角部２０および回転駆動部３０を駆動して、測距光Ｌで測定範囲（最大３６０°）を走査し、測定範囲の３次元点群データを取得して、記憶部６０に記憶する。

【0070】

投影画像生成部２４２は、記憶部６０に記憶された点群データに基づいて、投影画像生成部４２と同様にして、投影画像６ａを生成する。

【0071】

測量装置２００と、測量装置１００の使用時の動作は、概略図４のフローチャートと同様であるが、ステップＳ１０１～Ｓ１０３で測定対象物Ｓ２に設けられた測定点を１点ずつ測距・測角して、各点ごとに３次元座標を取得しているのに代えて、測量装置２００は測定データとして、点群データを取得する。

【0072】

図６に例示する投影画像６ａは、点群データの各点を円形の点として表示したものである。このように、測量装置２００が３Ｄレーザスキャナである場合にも、事務所に持ち帰って表示用データに変換しなくても、現場で測定結果を確認することができるという第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。図６の投影画像６ａでは、測定対象物Ｓ２の正面視右下部分に点群の欠落があることがわかる。これは、例えば、測定時に測定対象物Ｓ２と測量装置２００との間に、車両等の障害物が一時的あったりなどして起こりえるものでる。このように、ユーザは直観的に点群データの取得漏れ部分（取得状況）を確認することができる。

【0073】

２．２ 投影画像の変形例
（１）図９は、投影画像生成部２４２が生成する、１つの例に係る投影画像６ｂである。投影画像６ｂにおいては、測定対象物Ｓ３の表面の凹凸が識別可能に表示されている。具体的には、点群データの各点の表面からの距離の差をヒートマップのようにして表示している。

【0074】

この例では、投影画像生成部２４２は、記憶部６０に記憶された測定データ（点群データ）に基づいて、測定対象物Ｓ３の３次元形状を算出する。そして、この３次元形状データを３次元コンピュータグラフィクスで読み込み、測定対象物の表面（サーフェイス）を求める。

【0075】

そして、表面と各点との、表面と直交する方向の距離を、所定の範囲（たとえは、０～２ｃｍ，２～４ｃｍ，・・・等）毎に色分けすることにより、いわゆるヒートマップ様の態様で表示する画像を生成する。例えば、図９では、測定対象物Ｓ３の表面の中央付近には、１０ｃｍ程度突出した部分があることを示している。

【0076】

このような投影画像６ｂを、測定対象物Ｓ３に投影させることにより、ユーザは測定対象物Ｓ３の表面の凹凸を容易かつ直感的に認識することができる。この場合、肉眼では確認できない程度の表面の凹凸であっても際立って見えるので有利である。

【0077】

あるいは、投影画像生成部２４２を、器械中心から各点までの距離に応じて、所定の範囲毎に色分けしていわゆる深度マップ状に、測定対象物Ｓ３の表面の凹凸が識別可能に表示する画像を生成するように構成しても同様の効果を奏することができる。

【0078】

（２）図１０は、投影画像生成部２４２が生成する、別の例に係る投影画像６ｃである。投影画像６ｃにおいては、測定対象物Ｓ４の表面が所定の間隔で格子状（メッシュ状）に分割され、各四角が、その四角の領域における点群密度のレベルに応じて色分けされて表示されている。

【0079】

この例では、投影画像生成部２４２は、記憶部６０に記憶された測定データ（点群データ）に基づいて、測定対象物Ｓ４の３次元形状を算出する。そして、この３次元形状データを３次元コンピュータグラフィクスで読み込み、測定対象物Ｓ４の表面を求める。

【0080】

そして、測定対象物の表面を所定の間隔の格子状に分割し、測定データから、各四角内の点群密度を算出して、例えば、２００点以上/ｍ^３をレベル１（Ｌｖ１），１００～２００点/ｍ^３をレベル２（Ｌｖ２），１００点未満/ｍ^３をレベル３（Ｌｖ３）というように３段階に分類し、四角内の点群密度のレベルに応じて、色分けした投影画像６ｃを生成する。

【0081】

このような投影画像６ｃを投影させることにより、ユーザは、測定対象物Ｓ４の点群データについて、どの部分が要求密度を満たしているか等の状況を視覚的にかつ直感的に認識することが可能となる。

【0082】

上記の投影画像の変形は、これらに限定されず、例えば、点群密度を、投影画像６ｂのようにヒートマップ状に表示してもよい。あるいは、表面からの凹凸をメッシュ状に表示してもよい。
また、上記投影画像６ｂ，６ｃの変形は、測量装置２００のみならず、測量装置１００にも適用可能である。

【0083】

３．第３の実施の形態
図１１は、第３の実施の形態に係る測量装置３００の構成ブロック図であり、図１２は、測量装置３００の投影画像６ｄを投影中の状態を示す外観概略図であり、図１と同じ現場を測定している状況を示す。

【0084】

測量装置３００は、測量装置１００と実質的に同じ構成を備えるトータルステーションであるが、記憶部３６０が、測定対象物Ｓ１の設計データ６１を備え、制御演算部３４０が投影画像生成部４２に代えて、投影画像生成部３４２を備える点で異なる。

【0085】

投影画像生成部３４２は、投影画像６ｄを生成するのにあたり、設計データ６１と、測定データとのずれを算出し、測定データとのずれを識別可能に表示する画像を生成するように構成されている。

【0086】

例えば、設計データ６１が測定点Ｐ_１～Ｐ_１６の情報を備え、点Ｐ_８の測定データが、破線で示す設計データ６１上の点Ｐ_８から右へずれており、点Ｐ_１0の測定データが測定されていないというように、測定データと設計データ６１にずれがある場合に、図１２のように、ずれの部分を、色や形状を変更して目立たせるようにしてもよい。

【0087】

このように構成することで、ユーザは、設計データ６１との差異を直観的に把握することできる。同様の変形を、第２の実施の形態に係る測量装置に適用することも可能であり、上記投影画像の変形例と組み合わせて適用することも可能である。

【0088】

４．他の変形例
上記実施の形態に係る測量装置については、以下のようなさらなる変形を加えてもよい。
（１）１の測量装置において、複数種類の投影画像を生成可能に構成し、ユーザの指示により生成する画像の種類を選択可能に構成する。また、投影した画像を、別の種類の投影画像に切り替え可能に構成する。
（２）投影画像を投影した状態から、投影画像６における各要素の色や形状を変更可能に構成する。

【符号の説明】

【0089】

６，６ａ，６ｂ，６ｃ ：投影画像
１０ ：測距部
２０ ：測角部
４０ ：制御演算部
４１ ：測量部
４２ ：投影画像生成部
４３ ：投影制御部
５１ ：光照射装置
７０ ：画像投影部
７１ ：光照射装置
７２ ：表示素子
７３ ：投影レンズ
１００ ：測量装置
２００ ：測量装置
２４０ ：制御演算部
２１０ ：測距部
２４２ ：投影画像生成部
３００ ：測量装置
３４０ ：制御演算部
３４２ ：投影画像生成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】