JP2024050349A - 送光器および測量システム - Google Patents

Abstract

【課題】 測量機による自動視準を容易にする送光器、および測量システムに関する。【解決手段】 自身の方向を知らせるための追尾ガイド光を送光する送光器であって、前記追尾ガイド光が送光される複数の送光口と、隣り合う前記送光口の間に立てられて配置される複数のフィンと、を備え、複数の前記送光口が上面視円環状に略等間隔に配置されることで、前記追尾ガイド光は上面視放射状に送光され、複数の前記フィンは上面視して、前記追尾ガイド光の送光方向である外周方向に延在して、略等角度に放射状に配置される送光器を提供する。複数の追尾ガイド光が周方向に等角度で照射されるうえ、フィンにより、映り込みや反射を抑制して、より自身の方向をみつけやすいものとした。【選択図】図７

Description

本願発明は、測量機による追尾継続を容易にする送光器、および測量システムに関する。

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。

特許３０７５３８４号

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。

本件は、このような問題に鑑みてなされたものであり、測量機による追尾継続を容易にする送光器、および測量システムに関する。

上記問題を解決するため、本開示のある態様においては、方向を知らせるための追尾ガイド光を送光する送光器であって、前記追尾ガイド光が送光される複数の送光口と、隣り合う前記送光口の間に立てられて配置される複数のフィンとを備え、複数の前記送光口が上面視円環状に略等間隔に配置されることで、前記追尾ガイド光は上面視放射状に送光され、複数の前記フィンは上面視して、前記追尾ガイド光の送光方向である外周方向に延在して、略等角度に放射状に配置されるように送光器を構成した。

また、ある態様においては、少なくとも周側面の一部が透明部材で構成される、略円筒状の筐体を有し、前記複数の送光口は、前記筐体の内部に設けられて、複数の前記送光口から前記筐体の前記透明部材に向かって前記追尾ガイド光が送光され、前記送光口は、前記筐体の前記周側面から所定距離だけ離間して配置され、前記フィンは、前記筐体の内側に、前記送光口と前記筐体の前記周側面の間に配置されるように構成した。
また、ある態様においては、前記フィン、前記筐体の底面、および前記筐体の上面は、光を吸収する吸収材を含むものとした。

また、ある態様においては、複数の前記送光口は上下方向に分けて配置され、複数の前記送光口は、上面視円環状に等間隔となるように配置されることで、前記追尾ガイド光は上面視放射状に送光されるものとした。

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と、鉛直軸回りに回転される托架部に支持されて水平軸回りに回動される鏡筒部と、前記鏡筒部の前方の風景を撮像する撮像部と、前記托架部を回転駆動させる駆動部と、前記撮像部が前記送光器から送光される前記追尾ガイド光を含んだ画像を取得すると、前記画像を解析して前記追尾ガイド光の到来方向を演算し、前記鏡筒部の視準軸が前記追尾ガイド光の前記到来方向に向けられるように、前記駆動部を制御する制御部とを有する測量機と、を備え、前記送光器は、前記追尾ガイド光が送光される複数の送光口と、隣り合う前記送光口の間に立てられて配置される複数のフィンとを有し、複数の前記送光口が上面視円環状に略等間隔に配置されることで、前記追尾ガイド光は上面視放射状に送光され、複数の前記フィンは上面視して、前記追尾ガイド光の送光方向である外周方向に延在して、略等角度に放射状に配置されるように測量システムを構成した。

以上の説明から明らかなように、測量機による追尾継続が容易な送光器および測量システムに関する。

本発明の好適な実施形態に係る送光器を有するターゲットユニット、および測量機を含む測量システムの概略構成を示す図である。 測量機の正面図である。 測量機の内部構造を模式的に示す概略図である。 測量機のブロック図である。 コントローラのブロック図である。 測量作業と表示画面の説明図である。 ターゲットユニットの斜視図である。 ターゲットユニットの側面図である。 図８のＩＸ－ＩＸ線で切断した断面図である。主として送光器のフィンと送光口の配置、および送光する追尾ガイド光の方向を示す。 筐体およびフィンを取り外した状態の送光器である。主として台座部および台座部に取付けられた発光ユニットを示す。 送光器の効果を説明するための説明図である。 プリズムロックのフローである。 プリズムロックの前工程のイメージ図である。 プリズムロックの本工程のイメージ図である。 測量作業のフローである。 変形例の測量機の斜視図である。 変形例の測量機のブロック図である。 変形例のプリズムロックの本工程のイメージ図である。

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。

（測量システム）
図１は、本発明の好適な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。測量システム１は、測量機１０、ターゲットユニット７０、およびコントローラ８０を含んで構成される。

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は測量機１０の前方の画像を取得する撮像部４０も備える。

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を有し、ポール７１の下端を測定点Ｐｎに概ね鉛直に設置して使用される。

ターゲットユニット７０は、自身の位置・方向を知らせるための追尾ガイド光Ｌｃを送光する送光器９０を有する。送光器９０は、測量機１０によるプリズム７２のロック（追尾）が外れた場合に、水平方向の全周に赤外光の追尾ガイド光Ｌｃを送光する。測量機１０の撮像部４０で追尾ガイド光Ｌｃを捕えて到来方向を解析し、プリズム７２を再びロック（視準）して、迅速に追尾を再開させることができる。

コントローラ８０は、測量機１０の遠隔操作を行うコントローラである。本実施形態においては、ターゲットユニット７０の送光器９０もコントローラ８０で操作される。作業者はコントローラ８０を腕に装着する、またはターゲットユニット７０に取付けるなどして、ターゲットユニット７０とともに、測量作業中は自身とともに持ち運ぶ。

コントローラ８０にはタッチパネル式の表示部８２が設けられており、自身の位置情報や計測点などがリアルタイムに表示される。作業者は、表示部８２で情報を確認しながら、適宜命令を入力して、測量機１０を操作できる。測量機１０で撮像された画像も表示部８２に表示させることができる。

コントローラ８０にはＧＰＳ装置８５が搭載されており、ＧＰＳ装置８５によりコントローラ８０およびプリズム７２を持つ作業者と、測量機１０との位置関係が概略把握される。測量機１０にプリズム７２を視準させたい場合、ＧＰＳ装置８５により測量機１０はプリズム７２のおおまかな方向を把握しているため、迅速に追尾を再開させることができる。

（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。

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

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。

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が収容される。

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。

托架部１７の上端部には、一対の支持部材にまたがって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、および撮像部４０が、取付けられている。
測量機制御部２９は、制御回路基板をベースとして托架部１７の右上部に配置されている。

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。撮像部４０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。

カバー部材１６の前面には、突出部１６ａの前面の設けられた撮像用窓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。

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。撮像用窓１６ｄは、撮像部４０の前方に形成されており、撮像部４０は、撮像用窓１６ｄ越しに、測量機１０前方の画像を取得する。

鏡筒用窓１６ｂが赤外レーザ光の光軸と直交していると、鏡筒用窓１６ｂで反射した赤外レーザ光がそのまま返ってきてしまい、測距・測角に悪影響を与えてしまうため、これを回避するよう、鏡筒用窓１６ｂは赤外レーザ光の光軸とは直交せず、僅かに水平方向に傾けられて、反射による誤差が出ない配置とされている。

回転台座１４のカバー部材１６との接点には、雨水などが侵入するのを防止するシール部材（図示を略す）が設けられている。

カバー部材１６と、撮像部４０、鏡筒部１８との間には隙間が設けられている。これにより、カバー部材１６の取付け、取り外しの際に、カバー部材１６が、撮像部４０、鏡筒部１８に接触するのを防止できる。カバー部材１６は、撮像部４０、および鏡筒部１８から離間してこれを被覆しており、カバー部材１６を外してもそれぞれの光軸を調整する必要がない。

（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、撮像部４０、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。

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。

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。

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。

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。

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、ターゲットユニット７０およびコントローラ８０と情報の送受信を行う。無線通信はこれに制限されず、既知の無線通信を使用することができる。測量機１０が測定（測距・測角）した測定結果は、測量機通信部２５を介してコントローラ８０へ送られる。測量機１０の入力部はコントローラ８０の入力部であるため、コントローラ８０から入力された命令も測量機通信部２５を介して測量機制御部２９に入力される。撮像部４０で取得された画像も測量機通信部２５を介してコントローラ８０へ送られる。

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の機能がすべて接続され、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、撮像部４０の撮像、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。

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、上記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も記憶される。

撮像部４０は、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を有し、静止画および動画像がリアルタイムで取得可能である。本実施形態の撮像部４０は、画角の広い、いわゆるワイドカメラである。撮像部４０は、鏡筒部１８の上方で、水平方向に光軸同士が一致するように配置され、鏡筒部１８の前方の風景を撮像する。撮像部４０で撮像された風景は、測量機通信部２５を介してコントローラ８０へ送られ、表示部８２に表示される。測量システム１では、作業者一人（ワンマン）で測量作業を行うことを想定しており、測量機１０から離れた場所にいる作業者は、測量機１０前方の様子を、撮像部４０で撮像された画像で、リアルタイムに確認することができる。

撮像部４０が、送光器９０が送光する追尾ガイド光Ｌｃを含む画像を撮像し、画像における追尾ガイド光Ｌｃの位置を測量機制御部２９が解析する。そして、追尾ガイド光Ｌｃの中心が画像の水平方向で中心となるように、即ち、鏡筒部１８の光軸が追尾ガイド光の到来方向と水平方向に一致するように、測量機制御部２９は水平回転駆動部Ｍ１を駆動させる。撮像部４０は画角が広く、撮像される範囲が広いため、追尾ガイド光Ｌｃを含んだ画像を取得して、追尾ガイド光Ｌｃを検出しやすい構成となっている。画像解析の方法については、例えば、追尾ガイド光Ｌｃを含んだ画像と含まない画像を取得して、差分から追尾ガイド光を検出するなど、公知の方法で構わず、説明は省略する。

（コントローラ）
図５は、コントローラ８０のブロック図である。コントローラ８０は、測量機１０を遠隔操作する操作端末である。さらに、コントローラ８０は、送光器９０へ追尾ガイド光Ｌｃの送光の命令も可能に構成されている。

図５に示すように、コントローラ８０は、入力部８１、表示部８２、記憶部８３、コントローラ通信部８４、ＧＰＳ装置８５、方位センサ８６、コントローラ制御部８９を備える。

入力部８１、表示部８２は、コントローラ８０のインターフェースである。作業者は、入力部８１から、測量機１０の操作や情報を入力できる。本実施形態においては、表示部８２は、タッチパネル式の液晶画面であり、入力部８１と一体となっている。

コントローラ通信部８４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。コントローラ通信部８４から、送光器９０へも命令が送信される。

ＧＰＳ装置８５は、ＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を受信する装置であり、受信したＧＰＳ信号から、現在位置が把握される。本実施形態においては、ＧＰＳ装置８５は、単独測位のみ可能な装置でも問題ない。

方位センサ８６は、半導体を用いた電子コンパスである。南北の地磁気を検出して方角を算出する。ＭＲ素子を使用したものやＧＭＲ素子を使用したものなど、公知のものを使用し、種類は問わない。

本実施形態においては、コントローラ８０は、スマートフォンやタブレットなどを想定しており、これらに最初から搭載されているＧＰＳ装置や電子コンパス、もしくは３軸ジャイロを用いてよい。

コントローラ８０に搭載されるＧＰＳ装置８５により、コントローラ８０と測量機１０との位置関係が概略把握される（後述）。作業者はコントローラ８０とターゲットユニット７０を保持して移動しているため、測量機１０とプリズム７２との位置関係も概略把握される。ＧＰＳ装置８５により測量機１０の追尾が外れた際も、測量機１０はＧＰＳ装置８５により、プリズム７２のおおまかな方向を把握することができ、鏡筒部１８を水平方向にはＧＰＳ装置８５へ向け、ついで鏡筒部１８を鉛直方向に走査することで、迅速に再びプリズム７２をロックすることができる。

図６に測量作業の説明図、およびコントローラ８０の表示画面を示す。記憶部８３には、例えば入力された測量データ（設計データ）が収納される。表示部８２は計測データに対応する測設地図を表示する機能を有する。コントローラ制御部８９は、ＧＰＳ装置８５の位置情報、方位センサ８６の方位信号と設計データとに基づいて、表示部８２の画面に表示すべき地図を構築する機能を有する。

コントローラ制御部８９は、測量機１０の現在位置と、測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・Ｐｎの設計データとを有しているので、各測定点に対する水平方向回動角度を演算できる。コントローラ制御部８９は、コントローラ通信部８４を介して命令を測量機１０に送付し、水平回転駆動部Ｍ１を駆動させて鏡筒部１８を、測定点Ｐｎの水平方向に回動させる機能を有する。

撮像部４０が撮像した画像も、表示部８２に表示される。表示部８２に表示される撮像部４０の映像と測設地図とは、自動または手動で切り替え可能に構成される。例えば、作業者の現在位置と測定点Ｐｎとが、一定距離、例えば５ｍ以下になると、表示画像は、測設地図の表示から、撮像部４０の撮像する画像に自動で切替えられる。

また、撮像部４０が撮像する画像の視点を、現在の視点よりも左右のいずれかの方向に移動するように入力部８１で命令することもできる。例えば、作業者が現在の画像より右側に視点を移して見たい場合、表示部８２を右にフリックすることで、測量機１０の水平回転駆動部Ｍ１を右に回動させて、回転台座１４を右側に向けることで、撮像部４０を現在よりも右方向に向けさせ、撮像部４０が現在よりも右側を撮像するように構成される。

コントローラ制御部８９は、方位センサ８６の取得する方位データに基づいて、方位をコンパスとして表示部８２に表示させる。さらに、測量機１０の測距・測角により求められた作業者の現在位置（測定点Ｐｎ）から、次の測定点Ｐｎ＋１までの距離と角度を演算することで、作業者の現在地点から次の測定点までの距離と方向を表示させる機能、および進行方向表示を表示部８２に表示させる機能を有する。

作業者は、測設データに基づいて、表示部８２の表示に従い、測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・と、順に測定を行う。

（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７は、ターゲットユニット７０の斜視図である。図８は、ターゲットユニットの側面図である。図９は図８のＩＸ－ＩＸ線で切断した断面図である。主として送光器の送光する追尾ガイド光Ｌｃの方向を示す。図１および図６も参照のこと。

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Ｘ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。

さらに、プリズム７２の上部には、円柱状の筐体９６を有する送光器９０が、筐体９６の中心軸をポール７１の中心軸Ｘに一致させて、取付けられている。

送光器９０は、追尾ガイド光Ｌｃを送光する。送光器９０から送光される追尾ガイド光Ｌｃは、測距光や追尾光とも異なる波長の赤外光となっている。撮像部４０が、送光された追尾ガイド光Ｌｃを含む画像を撮像し、測量機制御部２９による画像解析で追尾ガイド光Ｌｃの位置が把握され、視準方向が追尾ガイド光Ｌｃの到来方向へ向くように、水平回転駆動部Ｍ１、鉛直回転駆動部Ｍ２が駆動されて、鏡筒部１８の向きが変更される。撮像方法や画像解析方法に関しては、公知の方法で構わず、説明は省略する。

筐体９６の上面９６ａおよび底面９６ｂは金属製の円形平板である。筐体９６の周側面９６ｃは、ガラスや透明樹脂など、光を透過させる透光性を有する部材で構成される。筒状に構成される周側面９６ｃの開放端部に平板円盤の上面９６ａおよび底面９６ｂが取付けられることで、内側に円柱状の内部空間が画成される。

筐体９６の内部には、光源を有する発光ユニット９７が複数配置されており、発光ユニット９７から出射した光は、周側面９６ｃを通過して、筐体９６の外部に照射される。

筐体９６の内部中央には、略円柱形状の台座部９９が、その中心軸を筐体９６の中心軸（即ちポール７１の中心軸Ｘ）に一致して配置されている。台座部９９の高さは、筐体９６の内部空間の高さと同等であり、台座部９９は、その上端部および下端部を筐体９６の上面９６ａおよびに底面９６ｂにねじ止めされ、筐体９６の内側に強固に固定される。

台座部９９の外径は、筐体９６の外径の半分程度であり、筐体９６の内部に台座部９９が配置されると、筐体９６の内側には、台座部９９の外表面と筐体９６の内表面との間に空間が生じる。カバー部材である筐体９６が台座部９９から離間して配置されるのは、台座部９９に配置される発光ユニット９７から出射される光が強力であり、作業者の目の安全を確保するためである。発光ユニット９７から所定の距離を確保するために、筐体９６の周側面９６ｃの径は台座部９９よりも所定の長さだけ大きいものとしている。

台座部９９と周側面９６ｃとの間に、複数のフィン９８が垂直に立てられて配置される。フィン９８は、その高さが台座部９９と略同等な矩形の平板であり、上面視して、中心軸Ｘを中心とした放射状に略等角度に配置される（図９参照）。

図１０は、筐体９６およびフィン９８を取り外した状態の送光器９０であり、主として台座部９９および台座部９９に配置される発光ユニット９７を示す。

図１０に示すように、台座部９９は、上から、逆円錐台形状の上部支持部材９９ａ、三角柱形状の上台座体９９ｂ、三角柱形状の下台座体９９ｃ、円錐台形状の下部支持部材９９ｄが、中心軸を一致させて上下方向に配置され、一体的に構成されている。台座部９９は、金属部材で構成されており、発光ユニット９７の点灯による発熱は、台座部９９、および上面９６ａと底面９６ｂに伝熱して外部に放出される。上面９６ａの外表面にヒートシンクなどの放熱部材が設けられると放熱効率が向上して好ましい。

三角柱形状の上台座体９９ｂは、上面視三角形となるように配置される。上台座体９９ｂの三つの側面には、それぞれ発光ユニット９７が装着された基板９５が取付けられる。発光ユニット９７は、光源である複数の発光素子９７ｂ（図８参照）およびその前方に配置されるレンズ９７ａからなり、複数の発光素子９７ｂから出射された光がレンズ９７ａで集光されて、追尾ガイド光Ｌｃとして出射される。

発光ユニット９７においては、レンズ９７ａから送光されるため、レンズ９７ａが追尾ガイド光Ｌｃの送光口となる。発光ユニット９７の形態はこれに限られず、導光体を用いて入光した光を所定の位置から出射する、光ファイバーやリフレクタを用いるなど、公知の形態を用いることができる。

発光ユニット９７は上面視して、中心軸Ｘを中心に等間隔に配置される。三つの発光ユニット９７は周方向に等角度（１２０度毎）に配置されるため、追尾ガイド光Ｌｃは上面視周方向に等角度（１２０度毎）に放射状に送光される。

下台座体９９ｃは、上台座体９９ｂと同等に構成される。下台座体９９ｃの三つの矩形上の側面には、それぞれ発光ユニット９７が装着された基板９５が取付けられ、上面視して中心軸Ｘを中心として、周方向に等角度（１２０度毎）に追尾ガイド光Ｌｃが送光される。

ここで、上台座体９９ｂと下台座体９９ｃとは、中心軸を一致させて、かつ上台座体９９ｂの側面と下台座体９９ｃの側面が上面視して互い違いとなるように、周方向に所定角度だけずれて配置されている。上台座体９９ｂは下台座体９９ｃとは６０度周方向に回転して配置され、これにより、合計６本の追尾ガイド光Ｌｃが、上面視して中心軸Ｘを中心として、放射状に、等角度（６０度毎）に送光される。

本実施形態においては、三角柱状の上台座体９９ｂおよび下台座体９９ｃの二つの台座体を互い違いとなるように周方向にズレて配置させ、全ての追尾ガイド光Ｌｃを上面視等角度に放射状に送光している。上下方向に半分ずつ発光ユニット９７を分けて配置することで、筐体９６の外形を細くすることができる。送光器９０を省サイズ化してターゲットユニット７０を持ち運びしやすいものとした。また、送光器９０から送光される追尾ガイド光Ｌｃは光が強く、目を保護するために、距離をとり、周側面９６ｃなどにより不用意に目を近づけてしまうことを抑制することが好ましい。台座部９９が細くなると、周側面９６ｃの外径が同じ場合、台座部９９から周側面９６ｃまでの距離をより長く確保することができる。そのため、安全性をより高めることができる。

撮像部４０は、追尾ガイド光Ｌｃを含んだ画像を撮ると、まず水平方向に回転台座１４を回転させて鏡筒部１８を水平方向に駆動させ、ついで上下方向に鏡筒部１８を駆動させる。追尾ガイド光Ｌｃの送光口であるレンズ７５ａは、正対するとプリズム７２と鉛直方向に略一致となり、上下方向に分けて発光ユニット９７が配置されても問題はない。

これに限られず、三角柱の台座体を増やして、それぞれ周方向に互い違いとなるように配置して、放射される追尾ガイド光を増やしてもよい。一つの等多角柱状の台座体を用いて、それぞれの側面に基板を配置することで、複数の追尾ガイド光Ｌｃを上面視周方向に等角度に送光するように構成してもよい。

図９に示すように、フィン９８は発光ユニット９７と同数だけ配設される。発光ユニット９７およびフィン９８はそれぞれ上面視して中心軸Ｘを中心として、円環状に同角度に配置されている。

フィン９８は発光ユニット９７の円環よりも、より外周方向に配置されている。本実施形態においては、フィン９８の全体が発光ユニット９７よりも外周方向に配置されているが、放射状に配置されるフィン９８の少なくとも一部が発光ユニット９７の円環よりもが外周に配置されていればよい。

フィン９８は、上面視して発光ユニット９７同士の周方向の間でその中央に配置され、フィン９８と発光ユニット９７とが互い違いとなるように、周方向にずれて配置される。追尾ガイド光Ｌｃは、上面視して周方向に所定角度開いて配置された二枚のフィン９８間の中央を送光される。筐体９６の内側中央に台座部９９が配置されているため、フィン９８同士は離間して配置される。

図１１は、送光器９０の作用効果を説明する説明図であり、ターゲットユニット７０の正面図である。一つの発光ユニット９７に正対した状態となっている。効果をわかりやすく示すため、フィン９８および上面９６ａ、底面９６ｂを着色している。

複数のフィン９８は、発光ユニット９７と同数であり、周方向に、発光ユニットとは互い違いに配置される。隣り合うフィン９８は、隣り合う発光ユニット９７の間に立てられる。６つの発光ユニット９７が上面視して円環状に等間隔で配置され、６つの追尾ガイド光Ｌｃが、上面視して放射状に送光される。フィン９８は、追尾ガイド光の送光方向である周方向外側に延在して配置されており、中心軸Ｘを中心として等角度に放射状に配置される。

これにより、水平方向からみると、隣り合うフィン９８同士は発光ユニット９７を挟んで配置されており、フィン９８の隙間から発光ユニット９７が送光しているものとなる。

フィン９８は、映り込みを抑制して、発光ユニット９７同士を離間させて、追尾ガイド光Ｌｃを検知されやすくするために設けられている。フィン９８が配置されることで、透明部材で構成される周側面９６ｃに、外部光の映り込みや、反射光の映り込み、隣り合う発光ユニット９７が必要以上に入り込むことが抑制される。このため、フィン９８および上面９６ａと底面９６ｂは、黒色塗料などの光吸収材を含んだ塗料で表面を塗装されている。発光ユニット９７は隣り合うフィン９８の間に配置されており、発光ユニット９７に正対すると、即ち、発光ユニット９７から送光される追尾ガイド光Ｌｃの送光方向から発光ユニット９７を見ると、隣り合うフィン９８の隙間に発光ユニット９７を見ることができる。反射光を防ぐのは、塗料の塗布に限られず、光を吸収する吸収材を含めばよい。つや消し、浸炭、光吸収部材の貼り付けなどでもよい。

図１１に示すように、正対する発光ユニット９７を囲うように、二枚のフィン９８が配置され、上下に上面９６ａ、底面９６ｂが配置される。発光ユニット９７を略中央として、周囲を吸収する領域で覆うことで、発光ユニット９７から送光される追尾ガイド光Ｌｃを、コントラストにより目立たせている。

撮像部４０が追尾ガイド光Ｌｃを含む画像を取得し、到来方向を算出して、鏡筒部１８の視準方向と到来方向とが、水平方向に一致するように、水平回転駆動部Ｍ１が駆動され、ついで鏡筒部１８が上下方向に鉛直回転駆動部Ｍ２で駆動されることで、追尾光が上下に走査され、プリズム７２を見つけてロックする。送光器９０は、追尾ガイド光Ｌｃを含む画像の取得に好適な形態となっている。

発光ユニット９７は、中心軸Ｘを中心として、上面視等角度に設けられている。複数数の発光ユニット９７からは、全て同じ波長の赤外光が、追尾ガイド光Ｌｃとして外側へ出射される。

送光器９０は、コントローラ８０からの命令を受信すると、全ての発光ユニット９７の発光素子９７ｂに通電されて光を出射し、出射光がレンズ９７ａで集光されて出射される。これにより、筐体９６から外方面へ、水平方向の全周にわたって、追尾ガイド光Ｌｃが送光される。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。

従来は、追尾が外れると、追尾ガイド光を測量機に送光するために、作業者は送光器を測量機に向けてスイッチを押す必要があり、作業者は作業を中断して送光作業をせねばならなかった。これに対し、送光器９０は複数の発光ユニット９７のレンズ９７ａから水平方向には全周囲へ向かって追尾ガイド光Ｌｃを送光するうえ、測量機１０は画角の広いワイドカメラで追尾ガイド光Ｌｃを受光するため、作業者が送光器を測量機に向ける動作は不要である。

送光器９０の形態は、撮像部４０に撮像されて、到来方向を解析されるのに好適となっている。測量機１０による追尾が外れてしまった場合、コントローラ８０が自動で、送光器９０から追尾ガイド光Ｌｃに送光を命令するよう構成されているため、作業者が追尾ガイド光Ｌｃを送光するため動作も不要となっている。

（プリズムロック機能）
測量機１０は、追尾部２４によるプリズム７２の追尾を開始する場合、もしくは追尾が外れた場合、自動でプリズムを見つけ出してロックし、追尾する機能（プリズムロック機能）を有する。従来のプリズムロック機能においては、鏡筒から視準光を出射し、鏡筒が水平方向に回転しながら上下に回動を繰り返すことで、全方向を視準光で走査し、反射光を受光することでプリズムを見つけ出して視準していた。しかし、まったくプリズムの場所がわからずに走査するため、全方向を走査することもあることから、プリズムを見つけるのに時間がかかった。本実施形態においては、測量機１０にまずは粗方向を向け、ついで精方向で走査を行うことで、プリズム７２を迅速にロックすることができる。

測量システム１におけるプリズムロックのフローを図１２～図１４を用いて説明する。図１２はプリズムロックのフローチャートである。図１３は、ステップＳ１０１～ステップＳ１０２のイメージ図である。図１５は、ステップＳ１０３～Ｓ１０７のイメージ図である。

最初に、ステップＳ１０１で、前工程として、まず測量機１０を任意の点Ｐ０（好ましくは既知点）に設置し、ついでコントローラ８０と測量機１０の位置合わせを行う。測量機１０に位置合わせ用のコントローラ８０の設置位置を設けてもよい。ＧＰＳ装置８５により、コントローラ８０の緯度経度が取得され、測量機１０の設置位置の緯度経度も取得される。

次に、ステップＳ１０２に移行して、測量機１０とコントローラ８０との相対方向を取得可能にする。作業者はコントローラ８０とターゲットユニット７０を持ち、ある程度離れた任意の場所ＮＰ１に移動し、その場でＧＰＳ装置８５にて緯度経度を取得するとともに、測量機１０にプリズム７２の測距・測角をさせる。さらに異なる任意の場所ＮＰ２に移動して、再びＧＰＳ装置８５にて緯度経度を取得するとともに、測量機１０にプリズム７２の測距・測角をさせる。このとき、ターゲットユニット７０の上面にコントローラ８０を取付けて、測距・測角を行ってもよい。二つの場所ＮＰ１，ＮＰ２の方位角から、測量機１０からみたコントローラ８０の方向（相対方向）が把握される。この方法に限られず、作業者の持ったターゲットユニット７０のプリズム７２を追尾させ、作業者が移動しながら、随時測距・測距を実施することで、測量機１０がコントローラ８０の相対方向を検知できるよう校正を行うように構成してもよい。また、測量機１０を既知点に設置し、基準点と基準方向を設定する、後方交会法を用いて、絶対三次元座標を取得してもよい。

前工程のステップＳ１０１～ステップＳ１０２は、測量機１０に、プリズム７２とコントローラ８０を持つ作業者の粗方向を把握させるためである。このため、ＧＰＳ装置８５の位置情報の取得は単体測位で構わず、高精度な三次元情報の取得による厳密な相対方向の検出でなくても構わない。

作業者は、作業中はターゲットユニット７０およびコントローラ８０を持って移動する。ＧＰＳ装置８５のＧＰＳ信号の取得は、移動中も随時行われているため、作業者が移動しても、また移動中であっても、ＧＰＳ信号が取得可能である限り、測量機１０に対するコントローラ８０の方位角は、おおむね把握される。

次に、本工程として、ステップＳ１０３～Ｓ１０８で、追尾部２４による追尾開始、または追尾が外れた場合の追尾再開のためのプリズムロックについて説明する。

ステップＳ１０３で、まず、ＧＰＳ装置８５の位置情報を基に、測量機１０の鏡筒部１８をＧＰＳ装置８５の方向、即ち、ターゲットユニット７０およびコントローラ８０を持つ作業者の方向へ鏡筒部１８を向かせる。現在の水平方向角と算出されたＧＰＳ装置８５の方位角との差分を角度として算出し、水平回転駆動部Ｍ１を駆動させて、回転台座１４を水平方向に回動させる。

次に、ステップＳ１０４に移行して、送光器９０に追尾ガイド光Ｌｃを送光させる。水平方向の全周に追尾ガイド光Ｌｃが送光される。

次に、ステップＳ１０５に移行して、撮像部４０により測量機１０前方の画像が取得される。測量機制御部２９は、取得画像を解析して、追尾ガイド光Ｌｃを検出する。

次に、ステップＳ１０６に移行して、測量機制御部２９は、画像解析により追尾ガイド光Ｌｃの到来方向を算出し、撮像画像の中心と追尾ガイド光Ｌｃの到来方向を水平方向で合わせるために、水平回転駆動部Ｍ１を駆動させる。

次に、ステップＳ１０７に移行して、鉛直回転駆動部Ｍ２により鏡筒部１８を上下方向に駆動させて、追尾部２４の追尾光を上下に走査させ、プリズム７２を見つけ出す。このとき、前述の画像解析により、追尾ガイド光Ｌｃの到来方向が、鉛直方向にも把握されており、鉛直方向の走査範囲も絞られ、より見つけやすい構成となっている。

次に、ステップＳ１０８に移行して、プリズム７２をロックし、フローは終了する。

ステップＳ１０３により測量機１０に水平方向に粗精度で向かせ、ついでステップＳ１０４の広角の広い撮像部４０で追尾ガイド光Ｌｃを検出して水平方向に精精度で向かせる。そして追尾部２４の追尾光を上下方向に走査させることで、プリズム７２を探してロックする。

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。上記方法により、粗方向、精方向と順に鏡筒部１８をプリズム７２の方向に向けることができ、プリズム７２をロックするまでの時間を短縮させることができる。

追尾が外れた際には、表示部８２にその旨が表示され、自動で上記のステップＳ１０３～ステップＳ１０８が行われる。

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。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、ワイドカメラである撮像部４０で受光するため、受光量も多く検出しやすい。加えて、送光器９０の形態により、撮像部４０は追尾ガイド光Ｌｃを撮像すると、追尾ガイド光Ｌｃとその周囲とはコントラストが効いており、測量機制御部２９は、追尾ガイド光Ｌｃを画像から検出しやすく、追尾ガイド光Ｌｃの到来方向を解析しやすいものとなっている。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。

（作業フロー）
測量システム１の作業工程フローの一例を説明する。図１５は、測量システム１を用いた測量作業の工程フローである。図６も参照のこと。

まず、ステップＳ２０１で、前処理として、ＣＡＤデータや測定点データなどを含む測量現場の情報をコントローラ８０に入力する。入力された情報は、コントローラ８０の記憶部８３に収納される。

次に、ステップＳ２０２に移行して、測量機１０を既知点に設置し、後方交会法などにより三次元座標を取得する。

次に、ステップＳ２０３で、コントローラ８０と測量機１０の位置合わせを行う。ステップＳ２０３は、前述のステップＳ１０１に相当する。

次に、ステップＳ２０４に移行して、コントローラ８０に対する測量機１０が、コントローラ８０の相対方向を取得可能にする。ステップＳ２０３は、前述のステップＳ１０２に相当する。

次に、ステップＳ２０５に移行して、測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・Ｐｎの位置情報が演算され、表示部８２には、入力データに対応する測設地図が表示されるとともに、測定するべき測定点Ｐｎの位置情報が表示部８２に表示される。

次に、ステップＳ２０６に移行して、測量機１０は水平回転駆動部Ｍ１を駆動させて測定点Ｐｎに鏡筒部１８を向ける。作業者は、表示部８２の測設地図を確認しながら、測定点Ｐｎの方向へ向かって移動する。測量機１０は、その間、鏡筒部１８を上下方向に駆動させて追尾光を走査させる。

次に、ステップＳ２０７に移行して、作業者が測定点Ｐｎと測量機１０とを結ぶ直線上に到達すると、追尾部２４がプリズム７２をロックし、追尾を開始する。

次に、ステップＳ２０８に移行して、作業者は、追尾による測定点Ｐｎまでの具体的な距離を表示部８２で確認しながら、測定点Ｐｎまで移動する。

次に、ステップＳ２０９に移行して、ステップＳ１０７の移動中に追尾が外れてしまった場合、ステップ２１０として追尾再開フローに移行する。具体的には、プリズムロックの本工程であるステップＳ１０３～ステップＳ１０８を実施し、プリズム７２をロックして追尾を再開する。追尾が再開すると、ステップＳ２０８に戻る。追尾されたまま作業者が測定点Ｐｎに到達すると、ステップＳ２１０に移行する。

次に、ステップＳ２１１に移行して、作業者が測定点Ｐｎにまで到達すると、ターゲットユニット７０が測定点Ｐｎに略鉛直に立てられ、測量機１０は測定点Ｐｎに立てられたプリズム７２の測距・測角を行う。

次に、ステップＳ２１２に移行して、次の測定点Ｐｎ＋１がある場合、ステップＳ２０５に移行し、次の測定点Ｐｎ＋１に対して、ステップＳ２０５～ステップＳ２１１を繰り返す。次の測定点がなくなると、測量は終了する。

（変形例）
図１６は、変形例に係る測量システム１Ａ構成する、測量機１０Ａの模式的な外観斜視図である。図１７は、測量機１０Ａの構成ブロック図である。測量システム１Ａは、測量機１０に代えて測量機１０Ａを備える点を除いて同じ構成を有するので全体の詳細な説明は省略する。測量機１０Ａは、機能的には、測量機１０と同等の構成であるが、外観上、以下の点で異なる。測量機１０Ａは、カバー部材１６を備えない。また、基盤部１３の上に設けられた回転台座１４上に固定されて水平方向に回転可能な托架部１７Ａが、上方に開口するコの字形状を有する独立のケーシングを有して構成されている。

托架部１７Ａの下部１７Ａｂは、横長の直方体形状を有し、前面に、測量機１０Ａを直接操作するための入力部２７と表示部２８を備える。托架部１７Ａの上部１７Ａｃは左右一対の柱として上方へ延在し、その間に望遠鏡１８Ａを水平軸Ｈ回りに鉛直回転可能に支持する。また、望遠鏡１８Ａの上部には、撮像部４０と同等の構成を有する撮像部４０Ａが設けられている。

すなわち、測量機１０と測量機１０Ａの主な違いは、測量機１０では、撮像部４０が、托架部１７の上端に設けられ、水平方向にのみに回転するのに対して、測量機１０Ａでは、撮像部４０Ａが、望遠鏡１８Ａの上部に設けられ、望遠鏡１８Ａと共に水平方向および鉛直方向に回転可能である点である。

一方、図１７に示す通り、機能的には、測量機１０と測量機1０Ａは、測量機１０Ａが入力部２７、表示部２８を備える点を除いて同等の構成を有する。

測量システム１Ａを用いるプリズムロックのフローは、図１２に示すフローと概ね同じである。上記構成の相違点に基いて、本工程のステップＳ１０６，Ｓ１０７における動作が、図１８に示すように異なる。すなわち、ステップＳ１０６において、測量機制御部２９は、画像解析の結果に基づいて追尾ガイド光Ｌｃの到来方向を算出し、水平回転駆動部Ｍ１、および鉛直回転駆動部Ｍ１２を駆動させて望遠鏡１８Ａを回転させ、望遠鏡１８Ａの視準軸を追尾ガイド光Ｌｃの到来方向（プリズム７２の精方向）に向ける。追尾ガイド光Ｌｃの到来方向の算出により、回転すべき、水平角だけでなく、鉛直角度も把握できるからである。

したがって、ステップＳ１０７では、追尾部２４の追尾光を走査させ、プリズム７２を捕捉する際には、現在の視準方向周辺を、鉛直方向および水平方向にわずかに走査するだけで、プリズム７２を捕捉することができる。

このように、望遠鏡１８Ａと共に回転可能な撮像部４０をＡ有する測量機１０Ａでは、望遠鏡１８Ａを水平方向および鉛直方向に同時に回転してプリズム７２の方向に精精度で向けるので、さらに迅速にプリズムを捕捉することが可能になる。

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。

１ ：測量システム
１０ ：測量機
９０ ：送光器
９６ ：筐体
９６ａ ：上面
９６ｂ ：底面
９６ｃ ：周側面
９８ ：フィン
Ｌｃ ：追尾ガイド光

Claims (5)

1. 方向を知らせるための追尾ガイド光を送光する送光器であって、
   前記追尾ガイド光が送光される複数の送光口と、隣り合う前記送光口の間に立てられて配置される複数のフィンと、
   を備え、
   複数の前記送光口が上面視円環状に略等間隔に配置されることで、前記追尾ガイド光は上面視放射状に送光され、
   複数の前記フィンは上面視して、前記追尾ガイド光の送光方向である外周方向に延在して、略等角度に放射状に配置される、
   ことを特徴とする送光器。
2. 少なくとも周側面の一部が透明部材で構成される、略円筒状の筐体を有し、
   前記複数の送光口は、前記筐体の内部に設けられて、複数の前記送光口から前記筐体の前記透明部材に向かって前記追尾ガイド光が送光され、
   前記送光口は、前記筐体の前記周側面から所定距離だけ離間して配置され、前記フィンは、前記筐体の内側に、前記送光口と前記筐体の前記周側面の間に配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の送光器。
3. 前記フィン、前記筐体の底面、および前記筐体の上面は、光を吸収する吸収材を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の送光器。
4. 複数の前記送光口は上下方向に分けて配置され、複数の前記送光口は、上面視円環状に等間隔となるように配置されることで、前記追尾ガイド光は上面視放射状に送光される、
   ことを特報とする請求項１に記載の送光器。
5. 追尾ガイド光を送光する送光器と、
   鉛直軸回りに回転される托架部に支持されて水平軸回りに回動される鏡筒部と、前記鏡筒部の前方の風景を撮像する撮像部と、前記托架部を回転駆動させる駆動部と、前記撮像部が前記送光器から送光される前記追尾ガイド光を含んだ画像を取得すると、前記画像を解析して前記追尾ガイド光の到来方向を演算し、前記鏡筒部の視準軸が前記追尾ガイド光の前記到来方向に向けられるように、前記駆動部を制御する制御部とを有する測量機と、
   を備え、
   前記送光器は、前記追尾ガイド光が送光される複数の送光口と、隣り合う前記送光口の間に立てられて配置される複数のフィンとを有し、複数の前記送光口が上面視円環状に略等間隔に配置されることで、前記追尾ガイド光は上面視放射状に送光され、
   複数の前記フィンは上面視して、前記追尾ガイド光の送光方向である外周方向に延在して、略等角度に放射状に配置される、
   ことを特徴とする測量システム。