CN105891837A

CN105891837A - 测定装置以及三维摄像机

Info

Publication number: CN105891837A
Application number: CN201610086895.4A
Authority: CN
Inventors: 大友文夫; 熊谷薰
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2036-02-16
Also published as: US10309774B2; EP3056856A1; EP3407013B1; CN105891837B; US20180372492A1; US20160238385A1; EP3407013A1; US10088307B2; JP2016151422A; JP6616077B2; EP3056856B1

Abstract

本发明涉及测定装置以及三维摄像机。具备：发光元件，发出测距光；测距光射出部，射出所述测距光；光接收部，对反射测距光进行光接收；光接收元件，对所述反射测距光进行光接收，产生光接收信号；以及测距部，基于来自该光接收元件的光接收结果来进行测距，还具备：第1光轴偏向部，配设在所述测距光的射出光轴上，使所述测距光的光轴以所需要的偏角偏向所需要的方向；第2光轴偏向部，配设在光接收光轴上，以与所述第1光轴偏向部相同的偏角、相同的方向偏向所述反射测距光；以及射出方向检测部，检测由所述第1光轴偏向部造成的偏角、偏向方向，被构成为所述测距光通过所述第1光轴偏向部而射出并且所述反射测距光通过所述第2光轴偏向部而被所述光接收元件光接收，基于所述测距部的测距结果、所述射出方向检测部的检测结果来取得测定点的三维数据。

Description

测定装置以及三维摄像机

技术领域

本发明涉及能够简便地取得点群数据的测定装置以及能够取得图像和带三维数据的图像的三维摄像机。

背景技术

作为能够取得点群数据的测定装置，存在激光扫描器，在该激光扫描器中，在铅直方向、水平方向上扫描通过能够在铅直方向上旋转的偏向反射镜、能够在水平方向上旋转的偏向反射镜而射出的测距光来取得点群数据。

这样的激光扫描器的构造是复杂且昂贵的。此外，存在具备激光扫描器和图像取得装置来与点群数据的取得一起取得图像而能够取得带三维数据的图像的测定装置。然而，这样的测定装置的构造同样也是复杂且大型的，而是昂贵的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够取得点群数据的简便且便宜的测定装置，此外在于，提供一种能够取得带三维数据的图像的简便且便宜的三维摄像机。

为了达成上述目的，本发明的测定装置具备：发光元件，发出测距光；测距光射出部，射出所述测距光；光接收部，对反射测距光进行光接收；光接收元件，对所述反射测距光进行光接收，产生光接收信号；以及测距部，基于来自该光接收元件的光接收结果来进行测距，还具备：第1光轴偏向部，配设在所述测距光的射出光轴上，使所述测距光的光轴以所需要的偏角偏向所需要的方向；第2光轴偏向部，配设在光接收光轴上，以与所述第1光轴偏向部相同的偏角、相同的方向偏向所述反射测距光；以及射出方向检测部，检测由所述第1光轴偏向部造成的偏角、偏向方向，被构成为所述测距光通过所述第1光轴偏向部而射出并且所述反射测距光通过所述第2光轴偏向部而被所述光接收元件光接收，基于所述测距部的测距结果、所述射出方向检测部的检测结果来取得测定点的三维数据。

此外在本发明的测定装置中，所述测距光射出部具有使所述射出光轴与所述光接收光轴一致的射出光轴偏向部，所述第1光轴偏向部设置在所述第2光轴偏向部的中央部，所述测距光通过所述射出光轴偏向部偏向，通过所述第1光轴偏向部而射出。

此外在本发明的测定装置中，所述第1光轴偏向部由重合的一对圆形的第1光学棱镜构成，所述第2光轴偏向部由重合的一对圆形的第2光学棱镜构成，所述第1光学棱镜的每一个能够独立地旋转，所述第2光学棱镜的每一个能够独立地旋转，所述第1光学棱镜的一个和所述第2光学棱镜的一个被构成为同步地旋转，所述第1光学棱镜的另一个和所述第2光学棱镜的另一个被构成为同步地旋转。

此外在本发明的测定装置中，所述第2光轴偏向部由重合的一对光学棱镜构成，各光学棱镜被构成为独立地旋转。

此外在本发明的测定装置中，构成所述第2光轴偏向部的光学棱镜为菲涅耳棱镜。

此外本发明的测定装置还具备运算处理部、以及姿势检测装置，该姿势检测装置能够检测所述射出光轴相对于水平的倾斜角、倾斜方向，所述运算处理部被构成为基于所述姿势检测装置的检测结果来校正所述测距部的测距结果。

此外本发明的三维摄像机具备：所述测定装置；运算处理部；以及拍摄装置，具有拍摄光轴，所述拍摄光轴与所述射出光轴平行且具有已知的关系，所述运算处理部被构成为将由所述测定装置取得的测距结果与由所述拍摄装置取得的图像相关联来取得带三维数据图像。

进而此外本发明的三维摄像机还具备姿势检测装置，该姿势检测装置能够检测所述射出光轴相对于水平的倾斜角、倾斜方向，所述运算处理部被构成为基于所述姿势检测装置的检测结果来校正所述测距部的测距结果。

根据本发明，具备：发光元件，发出测距光；测距光射出部，射出所述测距光；光接收部，对反射测距光进行光接收；光接收元件，对所述反射测距光进行光接收，产生光接收信号；以及测距部，基于来自该光接收元件的光接收结果来进行测距，还具备：第1光轴偏向部，配设在所述测距光的射出光轴上，使所述测距光的光轴以所需要的偏角偏向所需要的方向；第2光轴偏向部，配设在光接收光轴上，以与所述第1光轴偏向部相同的偏角、相同的方向偏向所述反射测距光；以及射出方向检测部，检测由所述第1光轴偏向部造成的偏角、偏向方向，被构成为所述测距光通过所述第1光轴偏向部而射出并且所述反射测距光通过所述第2光轴偏向部而被所述光接收元件光接收，基于所述测距部的测距结果、所述射出方向检测部的检测结果来取得测定点的三维数据，因此，能够通过简单的结构取得任意位置的测定点的三维数据。

此外根据本发明，所述测距光射出部具有使所述射出光轴与所述光接收光轴一致的射出光轴偏向部，所述第1光轴偏向部设置在所述第2光轴偏向部的中央部，所述测距光通过所述射出光轴偏向部偏向，通过所述第1光轴偏向部而射出，因此，能够使所述第1光轴偏向部和所述第2光轴偏向部一体化，从而能够使构造简单。

此外根据本发明，所述第1光轴偏向部由重合的一对圆形的第1光学棱镜构成，所述第2光轴偏向部由重合的一对圆形的第2光学棱镜构成，所述第1光学棱镜的每一个能够独立地旋转，所述第2光学棱镜的每一个能够独立地旋转，所述第1光学棱镜的一个和所述第2光学棱镜的一个被构成为同步地旋转，所述第1光学棱镜的另一个和所述第2光学棱镜的另一个被构成为同步地旋转，因此，能够通过简单的结构以任意的方式扫描测距光，从而能够简便地取得点群数据。

此外根据本发明，所述第2光轴偏向部由重合的一对光学棱镜构成，各光学棱镜被构成为独立地旋转，因此，能够通过简单的结构以任意的方式扫描测距光，从而能够简便地取得点群数据，进而能够使所述第2光轴偏向部的驱动系统、控制系统变得简单。

此外根据本发明，构成所述第2光轴偏向部的光学棱镜为菲涅耳棱镜，因此，能够使光学棱镜的厚度变薄，从而能够谋求小型轻量化。

此外根据本发明，还具备运算处理部、以及姿势检测装置，该姿势检测装置能够检测所述射出光轴相对于水平的倾斜角、倾斜方向，所述运算处理部被构成为基于所述姿势检测装置的检测结果来校正所述测距部的测距结果，因此，即使在携带测定装置的状态下进行测定的情况下，也能够高精度地进行测定。

此外根据本发明，具备：所述测定装置；运算处理部；以及拍摄装置，具有拍摄光轴，所述拍摄光轴与所述射出光轴平行且具有已知的关系，所述运算处理部被构成为将由所述测定装置取得的测距结果与由所述拍摄装置取得的图像相关联来取得带三维数据图像，因此，能够做成简单的结构。

进而此外根据本发明，还具备姿势检测装置，该姿势检测装置能够检测所述射出光轴相对于水平的倾斜角、倾斜方向，所述运算处理部被构成为基于所述姿势检测装置的检测结果来校正所述测距部的测距结果，因此，即使在携带测定装置的状态下进行测定、摄影的情况下，也能够取得高精度的带三维数据图像。

附图说明

图1是本发明的实施例的三维摄像机的概略图。

图2是图1的A向视图。

图3（A）、图3（B）、图3（C）是示出第1、第2光轴偏向部的作用的说明图。

图4（A）、图4（B）是示出取得图像和扫描轨迹的关系的说明图。

图5是示出其他的实施例的主要部分的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图并说明本发明的实施例。

图1是示出本发明的实施例的测定装置以及具备该测定装置的三维摄像机的概略结构图。

在图1中，1是测定装置，2是拍摄装置，3是收纳前述测定装置1和前述拍摄装置2的壳体。前述测定装置1、前述拍摄装置2成为一体而构成三维摄像机4。前述壳体3既可以设置于三脚架，或者也可以为可携带（手持）。

首先，对前述测定装置1进行说明。

该测定装置1具有测距光射出部5、光接收部6、测距部7、运算处理部8、射出方向检测部9、显示部10以及姿势检测装置19。

前述测距光射出部5具有射出光轴11，在该射出光轴11上设置有发光元件，例如激光二极管（LD）12，进而，在前述射出光轴11上配设有照明透镜13、第1光轴偏向部14。

进而，对该第1光轴偏向部14进行说明。

在前述射出光轴11设置有2个第1光学棱镜15a、15b，该第1光学棱镜15a、15b分别被配设为能够以前述射出光轴11为中心独立地个别地旋转。关于该第1光学棱镜15a、15b，如后述那样，通过控制前述第1光学棱镜15a、15b的旋转方向、旋转量、旋转速度，从而使从前述照明透镜13射出的测距光的光轴偏向任意的方向。

前述第1光学棱镜15a、15b的材质优选为光学玻璃，该第1光学棱镜15a、15b被高精度地制作为具有相同且已知的折射率。通过高精度地制作前述第1光学棱镜15a、15b，从而测距光不会漫射，能够使光束偏向规定方向，进而能够防止光束截面的变形的发生等，能够进行精度高的测距，此外能够进行远距离测定。

前述第1光学棱镜15a、15b的外形形状分别为以前述射出光轴11为中心的圆形，在前述第1光学棱镜15a的外周嵌入设置有第1环形齿轮16a，在前述第1光学棱镜15b的外周嵌入设置有第1环形齿轮16b。

第1驱动齿轮17a啮合于前述第1环形齿轮16a。该第1驱动齿轮17a固定于第1电动机18a的输出轴。同样地，第1驱动齿轮17b啮合于前述第1环形齿轮16b，该第1驱动齿轮17b固定于第1电动机18b的输出轴。前述第1电动机18a、18b电连接于前述运算处理部8。

关于前述第1电动机18a、18b，使用能够检测旋转角的电动机或者进行与驱动输入值对应的旋转的电动机，例如脉冲电动机。或者，也可以使用检测电动机的旋转量的旋转检测器例如编码器等来检测电动机的旋转量。

前述射出方向检测部9对输入到前述第1电动机18a、18b的驱动脉冲进行计数，由此，检测前述第1电动机18a、18b的旋转角，或者，基于来自编码器的信号来检测前述第1电动机18a、18b的旋转角。进而，前述射出方向检测部9基于前述第1电动机18a、18b的旋转角来运算前述第1光学棱镜15a、15b的旋转位置，基于前述第1光学棱镜15a、15b的折射率和旋转位置来运算测距光的偏角、射出方向，运算结果被输入到前述运算处理部8。

在图1中，前述第1驱动齿轮17a、前述第1电动机18a被示出在前述第1环形齿轮16a的上侧，但是，实际上，前述第1驱动齿轮17a、17b设置在不与后述的拍摄装置2的视野干扰的位置，例如如图2所示那样，设置在前述第1环形齿轮16a、16b的侧方。

前述照明透镜13、前述第1光学棱镜15a、15b等构成射出光学系统20。

对前述光接收部6进行说明。该光接收部6对来自对象物的反射测距光进行光接收。前述光接收部6具有光接收光轴21，该光接收光轴21与前述射出光轴11平行。

在前述光接收光轴21上设置有光接收元件22，例如光电二极管（PD），该光接收元件22对反射测距光进行光接收，产生光接收信号。进而，在前述光接收光轴21的对物侧配设有光接收透镜23、第2光轴偏向部24。

该第2光轴偏向部24具有重合于前述光接收光轴21上并且平行配置的一对第2光学棱镜25a、25b。作为该第2光学棱镜25a、25b，为了使装置小型化，分别使用菲涅耳棱镜是优选的。

被用作前述第2光学棱镜25a、25b的菲涅耳棱镜由平行形成的许多棱镜器件26构成，具有板形状。各棱镜器件26具有相同的光学特性，各棱镜器件26具有与前述第1光学棱镜15a、15b相同的折射率和偏角。

前述菲涅耳棱镜可以由光学玻璃制作，但是，也可以通过光学塑料材料铸模成型。通过光学塑料材料来铸模成型前述菲涅耳棱镜，由此，能够制作便宜的菲涅耳棱镜。

前述第2光学棱镜25a、25b分别被配设为能够以前述光接收光轴21为中心个别地旋转。关于前述第2光学棱镜25a、25b，与前述第1光学棱镜15a、15b同样地，通过控制前述第2光学棱镜25a、25b的旋转方向、旋转量、旋转速度，从而使入射的反射测距光的光轴偏向任意的方向。

前述第2光学棱镜25a、25b的外形形状分别为以前述光接收光轴21为中心的圆形，考虑反射测距光的扩展，为了能够取得充分的光量，前述第2光学棱镜25a、25b的直径比前述第1光学棱镜15a、15b的直径大。

在前述第2光学棱镜25a的外周嵌入设置有第2环形齿轮27a，在前述第2光学棱镜25b的外周嵌入设置有第2环形齿轮27b。

第2驱动齿轮28a啮合于前述第2环形齿轮27a，该第2驱动齿轮28a固定于第2电动机29a的输出轴。第2驱动齿轮28b啮合于前述第2环形齿轮27b，该第2驱动齿轮28b固定于第2电动机29b的输出轴。前述第2电动机29a、29b电连接于前述运算处理部8。

前述第2电动机29a、29b与前述第1电动机18a、18b同样，使用能够检测旋转角的电动机或者进行与驱动输入值对应的旋转的电动机，例如脉冲电动机。或者，也可以使用检测电动机的旋转量（旋转角）的旋转检测器例如编码器等来检测电动机的旋转量。检测前述第2电动机29a、29b的旋转量，通过前述运算处理部8来进行与前述第1电动机18a、18b的同步控制。

前述第2驱动齿轮28a、28b、前述第2电动机29a、29b设置在不与前述测距光射出部5干扰的位置，例如前述第2环形齿轮27a、27b的下侧。

前述第2光学棱镜25a、25b、前述光接收透镜23等构成光接收光学系统30。

前述测距部7控制前述发光元件12来发光激光光线以作为测距光。从测定对象物反射的反射测距光经由前述第2光学棱镜25a、25b、前述光接收透镜23而入射，被前述光接收元件22光接收。该光接收元件22将光接收信号送出到前述测距部7，该测距部7基于来自前述光接收元件22的光接收信号来进行测定点（测距光被照射的点）的测距。

前述运算处理部8由输入输出控制部、运算器（CPU）、存储部等构成。在该存储部中储存控制测距工作的测距程序；控制前述第1电动机18a、18b、前述第2电动机29a、29b的驱动的控制程序；用于使前述显示部10显示图像数据、测距数据等的图像显示程序等程序，进而在前述存储部中储存测距数据、图像数据等测定结果。

前述姿势检测装置19感测前述三维摄像机4相对于水平的姿势（倾斜角、倾斜方向）。检测结果被输入到前述运算处理部8。

前述拍摄装置2具有广角摄像机35、窄角摄像机36，前述广角摄像机35具有广视场角，例如30°，前述窄角摄像机36具有比前述广角摄像机35的视场角窄的视场角，例如5°。此外，前述窄角摄像机36的视场角优选为与前述测距光射出部5的点群数据取得范围（后述）同等或者比其稍大。

此外，前述广角摄像机35、前述窄角摄像机36的拍摄元件是作为像素的集合体的CCD、CMOS传感器，能够确定各像素在图像元素上的位置。例如，各像素的位置通过以各摄像机的光轴为原点的座标系而确定。

前述广角摄像机35的光轴、前述窄角摄像机36的光轴均与前述射出光轴11平行，进而前述广角摄像机35的光轴、前述窄角摄像机36的光轴与前述射出光轴11为已知的关系。

首先，参照图3（A）、图3（B）来说明由前述测定装置1进行的测定工作。再有，在图3（A）中，为了简略化说明，关于前述第2光学棱镜25a、25b，分别示出为单一的棱镜。此外，图3（A）中所示的前述第1光学棱镜15a、15b、前述第2光学棱镜25a、25b为得到最大的偏角的状态。此外，最小的偏角为前述第1光学棱镜15a、15b的任一个、前述第2光学棱镜25a、25b的任一个进行了180°旋转的位置，偏角为0°，射出的激光光线的光轴与前述射出光轴11平行。

从前述发光元件12发出测距光，测距光被前述照明透镜13做成平行光束，透射前述第1光轴偏向部14（前述第1光学棱镜15a、15b）朝向测定对象物或者测定对象区域射出。在此，通过前述第1光轴偏向部14，由此，测距光通过前述第1光学棱镜15a、15b而偏向所需要的方向并射出。

被测定对象物或者测定对象区域反射的反射测距光透射前述第2光轴偏向部24而入射，通过前述光接收透镜23聚光到前述光接收元件22。

前述反射测距光通过前述第2光轴偏向部24，由此，反射测距光的光轴被前述第2光学棱镜25a、25b偏向，以使得与前述光接收光轴21一致（图3（A））。

即，同步控制前述第1光学棱镜15a、15b和前述第2光学棱镜25a、25b的旋转位置、旋转方向、旋转速度，以使得前述第1光轴偏向部14和前述第2光轴偏向部24总是为相同的偏角。

具体而言，通过前述运算处理部8同步控制前述第1电动机18a和前述第2电动机29a，以使得前述第1光学棱镜15a和前述第2光学棱镜25a总是偏向同一方向。进而，通过前述运算处理部8同步控制前述第1电动机18b和前述第2电动机29b，以使得前述第1光学棱镜15b和前述第2光学棱镜25b总是偏向同一方向。

进而，能够通过前述第1光学棱镜15a和前述第1光学棱镜15b的旋转位置的组合来任意地偏向射出的测距光的偏向方向、偏向角。

此外，在固定了前述第1光学棱镜15a和前述第1光学棱镜15b的位置关系的状态下（在固定了通过前述第1光学棱镜15a和前述第1光学棱镜15b得到的偏角的状态下），前述第1光学棱镜15a和前述第1光学棱镜15b一体地旋转，由此，透过前述第1光轴偏向部14的测距光所描绘的轨迹为以前述射出光轴11为中心的圆。

因而，只要通过前述发光元件12发光激光光线并使前述第1光轴偏向部14旋转，就能够使测距光按圆的轨迹扫描。

再有，在该情况下，当然也使前述第2光轴偏向部24与前述第1光轴偏向部14同步地在相同方向上以相同速度旋转。

接着，图3（B）示出了使前述第1光学棱镜15a和前述第1光学棱镜15b相对旋转的情况。当将通过前述第1光学棱镜15a偏向的光轴的偏向方向作为偏向A、将通过前述第1光学棱镜15b偏向的光轴的偏向方向作为偏向B时，由前述第1光学棱镜15a、15b造成的光轴的偏向作为第1光学棱镜15a、15b间的角度差θ，成为合成偏向C。

因而，每当使角度差θ变化时，只要使前述第1光轴偏向部14进行1次旋转，就能够使测距光呈直线状地扫描。

进而，如图3（C）所示那样，如果以相对于前述第1光学棱镜15a的旋转速度慢的旋转速度使前述第1光学棱镜15b旋转，则角度差θ逐渐增大并且测距光旋转，因此，测距光的扫描轨迹成为螺旋状。

进而此外，各个地控制前述第1光学棱镜15a、前述第1光学棱镜15b的旋转方向、旋转速度，由此，得到使测距光的扫描轨迹为以前述射出光轴11为中心的放射方向（半径方向的扫描）或者为水平方向、垂直方向等各种扫描状态。

作为测定的方式，通过按照每个所需要偏角固定前述第1光轴偏向部14、前述第2光轴偏向部24来进行测距，从而能够进行关于特定的测定点的测距。进而，通过一边使前述第1光轴偏向部14、前述第2光轴偏向部24的偏角偏向一边执行测距，即，通过一边扫描测距光一边执行测距，从而能够取得点群数据。

此外，各测距光的射出方向角能够通过前述第1电动机18a、18b的旋转角来感测，通过将射出方向角与测距数据相关联，从而能够取得三维的点群数据。

接着，取得三维数据，并且也能够取得图像数据。

如上述那样，前述拍摄装置2具备前述广角摄像机35和前述窄角摄像机36。

前述广角摄像机35主要作为观察用而使用，由前述广角摄像机35取得的广角图像显示于前述显示部10。

测定者从显示于前述显示部10的图像寻找测定对象，或者选择测定对象。

当测定对象被选择时，以使得测定对象被前述窄角摄像机36捕捉的方式定向前述三维摄像机4。由前述窄角摄像机36取得的窄角图像显示于前述显示部10。作为显示方法，可以切换由前述广角摄像机35进行的广角图像的显示和由前述窄角摄像机36进行的窄角图像的显示。或者可以分割前述显示部10来在分割部分中显示由前述窄角摄像机36得到的窄角图像，或者设置窗口来在该窗口中显示窄角图像。

由前述窄角摄像机36取得的窄角图像与前述测定装置1的测定范围一致或者大致一致，因此，测定者能够通过视觉来容易地确定测定范围。

此外，前述射出光轴11与前述窄角摄像机36的光轴平行，并且两个光轴为已知的关系，因此，前述运算处理部8能够在由窄角摄像机36得到的窄角图像上使图像中心与前述射出光轴11一致。进而，前述运算处理部8检测测距光的射出角，由此，能够基于射出角来在图像上确定测定点。因而，能容易进行测定点的三维数据与窄角图像的相关联，能够将由前述窄角摄像机36取得的窄角图像作为带三维数据的图像。

图4（A）、图4（B）示出了由前述窄角摄像机36取得的图像与点群数据取得的关系。再有，在图4（A）中，示出了测距光呈同心多重圆状地扫描的情况，在图4（B）中，示出了测距光呈直线状地往复扫描的情况。在图中，37示出扫描轨迹，测定点位于扫描轨迹上。

进而，在执行广范围的测定的情况下，将由前述广角摄像机35取得的广角图像作为测定范围，在该广角图像中以拼缀物的方式填入由前述窄角摄像机36取得的窄角图像，由此，能够不浪费或者不残留未测定部分地执行测定。

此外，本实施例的前述三维摄像机4具备前述姿势检测装置19。

该姿势检测装置19检测前述三维摄像机4相对于水平的姿势，即前述射出光轴11的倾斜角、倾斜方向。在前述三维摄像机4经由三脚架设置的情况下，基于前述姿势检测装置19的检测结果，前述三维摄像机4被水平地设置，能在该三维摄像机4为水平的状态下进行测定。因而，不需要考虑前述三维摄像机4的倾斜来校正测定值等的校正作业。

在携带前述三维摄像机4的状态（手持的状态）下使用的情况下，通过前述姿势检测装置19检测测定时的前述三维摄像机4的姿势，前述运算处理部8基于所检测的倾斜角、倾斜方向来校正测定值，由此，即使在接近抖动的状态下，也能够进行高精度地校正的测定。

再有，在上述实施例中，虽然使前述第2光学棱镜25a、25b为菲涅耳棱镜，但是，在空间上存在富余的情况下，也可以分别由单一的棱镜构成前述第2光学棱镜25a、25b。

图5示出了其他的实施例。

在该其他的实施例中，将前述的实施例中的前述第1光轴偏向部14、前述第2光轴偏向部24作为光轴偏向部40而一体化。再有，在图5中，对与图1中所示的部分同等的部分标注相同附图标记。

在测距光射出部5的射出光轴11上设置作为偏向光学构件的第1反射镜41。进而，与该第1反射镜41对峙地并且在光接收光轴21上配设作为偏向光学构件的第2反射镜42。此外，关于前述第1反射镜41、前述第2反射镜42，以通过前述第1反射镜41、该第2反射镜42偏向的前述射出光轴11与光接收部6的光接收光轴21一致的方式设定位置关系。前述第1反射镜41、前述第2反射镜42构成射出光轴偏向部。

再有，前述第2反射镜42的大小为对于反射测距光充分的大小即可。因而，测距光的光束直径很小，因此，前述第2反射镜42很小即可。此外，反射测距光的光束直径很大，因此，由前述第2反射镜42遮断的反射测距光的光量很少，不会对测距造成影响。

前述光轴偏向部40具有在前述光接收光轴21上平行配设的圆形状的组合光学棱镜43a、43b。

该组合光学棱镜43a、43b为同样的结构，因此，以下对前述组合光学棱镜43a进行说明。

该组合光学棱镜43a由第2光学棱镜25a和第1光学棱镜15a构成。

前述第2光学棱镜25a为形成有许多棱镜器件26的菲涅耳棱镜，在该菲涅耳棱镜的中央部，前述棱镜器件26呈圆状地欠缺，在该中央部设置前述第1光学棱镜15a，前述第2光学棱镜25a与前述第1光学棱镜15a被一体化。此外，使前述第1光学棱镜15a和前述第2光学棱镜25a的前述棱镜器件26的方向一致。

前述第1光学棱镜15a和前述第2光学棱镜25a为光学塑料材料，既可以通过铸模成型而一体地成型，或者也可以对前述第2光学棱镜25a铸模成型并将通过光学玻璃制作的棱镜（前述第1光学棱镜15a）贴附于该第2光学棱镜25a。

从发光元件12发出的测距光被照明透镜13做成平行光束，通过前述第1反射镜41、前述第2反射镜42以沿着前述光接收光轴21照射的方式偏向。

测距光通过前述组合光学棱镜43a、43b的中央部即第1光学棱镜15a、15b，由此，测距光偏向所需要的方向、所需要的角度而射出。

此外，被测定对象物反射的反射测距光通过前述组合光学棱镜43a、43b的第2光学棱镜25a、25b部分，被偏向为与前述光接收光轴21平行，被光接收元件22光接收，基于该光接收元件22的光接收结果来进行测距。

在本其他的实施例中，省略前述第1光轴偏向部14，因此，构造进一步简略化。

此外，在偏向部中使用的电动机仅为第2电动机29a、29b即可，电动机的控制也变得简单。

如上所述，根据本发明，能够通过简单的结构来容易地取得点群数据。此外，在同时取得图像的情况下，拍摄装置的光轴与测距光轴一致（或者是平行且已知的关系），因此，能容易进行图像和点群数据的相关联，能够简便地取得带三维数据图像。

Claims

1.一种测定装置，其中，具备：

发光元件，发出测距光；

测距光射出部，射出所述测距光；

光接收部，对反射测距光进行光接收；

光接收元件，对所述反射测距光进行光接收，产生光接收信号；以及

测距部，基于来自该光接收元件的光接收结果来进行测距，

还具备：

第1光轴偏向部，配设在所述测距光的射出光轴上，使所述测距光的光轴以所需要的偏角偏向所需要的方向；

第2光轴偏向部，配设在光接收光轴上，以与所述第1光轴偏向部相同的偏角、相同的方向偏向所述反射测距光；以及

射出方向检测部，检测由所述第1光轴偏向部造成的偏角、偏向方向，

被构成为所述测距光通过所述第1光轴偏向部而射出并且所述反射测距光通过所述第2光轴偏向部而被所述光接收元件光接收，并且基于所述测距部的测距结果、所述射出方向检测部的检测结果来取得测定点的三维数据。

2.根据权利要求1所述的测定装置，其中，所述测距光射出部具有使所述射出光轴与所述光接收光轴一致的射出光轴偏向部，所述第1光轴偏向部设置在所述第2光轴偏向部的中央部，所述测距光通过所述射出光轴偏向部偏向，通过所述第1光轴偏向部而射出。

3.根据权利要求1所述的测定装置，其中，所述第1光轴偏向部由重合的一对圆形的第1光学棱镜构成，所述第2光轴偏向部由重合的一对圆形的第2光学棱镜构成，所述第1光学棱镜的每一个能独立地旋转，所述第2光学棱镜的每一个能独立地旋转，所述第1光学棱镜的一个和所述第2光学棱镜的一个被构成为同步地旋转，所述第1光学棱镜的另一个和所述第2光学棱镜的另一个被构成为同步地旋转。

4.根据权利要求2所述的测定装置，其中，所述第2光轴偏向部由重合的一对光学棱镜构成，各光学棱镜被构成为独立地旋转。

5.根据权利要求1~权利要求4中的任一项所述的测定装置，其中，构成所述第2光轴偏向部的光学棱镜为菲涅耳棱镜。

6.根据权利要求1~权利要求5中的任一项所述的测定装置，其中，还具备运算处理部、以及姿势检测装置，该姿势检测装置能检测所述射出光轴相对于水平的倾斜角、倾斜方向，所述运算处理部被构成为基于所述姿势检测装置的检测结果来校正所述测距部的测距结果。

7.一种三维摄像机，其中，具备：

权利要求1~权利要求5中的任一项的测定装置；

运算处理部；以及

拍摄装置，具有拍摄光轴，所述拍摄光轴与所述射出光轴平行且具有已知的关系，

所述运算处理部被构成为将由所述测定装置取得的测距结果与由所述拍摄装置取得的图像相关联来取得带三维数据图像。

8.根据权利要求7所述的三维摄像机，其中，还具备姿势检测装置，该姿势检测装置能检测所述射出光轴相对于水平的倾斜角、倾斜方向，所述运算处理部被构成为基于所述姿势检测装置的检测结果来校正所述测距部的测距结果。