JP2004037127A - 位置検出装置 - Google Patents
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Abstract
［目的］ 本発明は位置検出装置に係わり、特に、測距光、測定光を照射してターゲット位置の３次元計測を行い、更にその照射方向又はそれ以外の方向の画像データを記録する位置検出装置を提供することを目的とする。
［構成］ 本発明は、光源部が測定光を発し、画像センサが反射光を受光し、射出手段が、測定光を射出すると共に反射光を画像センサに導き、回動機構が、射出手段を回動させ、角度検出器が、射出手段の射出方向を検出し、光源部と画像センサとを固定的に設け、演算処理部が、画像センサの出力及び受光時点の角度検出器の出力に基づき、中心軸に対する反射体の偏差の座標を変換することができる。
【選択図】
図１
［構成］ 本発明は、光源部が測定光を発し、画像センサが反射光を受光し、射出手段が、測定光を射出すると共に反射光を画像センサに導き、回動機構が、射出手段を回動させ、角度検出器が、射出手段の射出方向を検出し、光源部と画像センサとを固定的に設け、演算処理部が、画像センサの出力及び受光時点の角度検出器の出力に基づき、中心軸に対する反射体の偏差の座標を変換することができる。
【選択図】
図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定目標であるターゲットを走査検出し、方向及び距離を測定する位置検出装置に係わり、特に、測距光、測定光を照射してターゲット位置の３次元計測を行い、更にその照射方向又はそれ以外の方向の画像データを記録する位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３次元位置測定および設定には、トータルステーションを用いていた。トータルステーションは、測距測角の機能を備え、測定値を電気的データとして出力するものである。測定を行う場合には、トータルステーションを基準位置に設置後、ターゲットを測定地点に設置し、トータルステーションでターゲットを視準して水平角、高低角の測定を行い、ターゲットに設けられた反射プリズム（コーナーキューブ）を測距して距離データを得ることができる。
【０００３】
測定された測距・測角データは、トータルステーションの内蔵メモリーに記憶される。また測距測角データは、必要に応じて外部メモリー装置や、コンピュータに対して測量作業のデータとして出力される。図７はトータルステーションでの測量作業を示した図である。トータルステーション（１０００）は基準位置に設置されている。ターゲット（２０００ａ）はポール（３０００ａ）に取り付けられており、ポール（３０００ａ）は作業者（４０００）により測定地点に設置されている。
【０００４】
トータルステーション（１０００）は、望遠鏡部と、望遠鏡部の高低回転を自在に支えるための托架部と、托架部を水平回転自在に支えるための基盤部と、基盤部の下部にありトータルステーション（１０００）本体の傾きを整準し、三脚の脚頭に固定するための整準部とから構成される。なお、測距及び測角等のための回路等は、トータルステーション（１０００）に内蔵されている。
【０００５】
トータルステーション（１０００）側の作業者は、望遠鏡部を上下左右に回転させ、ターゲット（２０００ａ）を視準中心に捕え、基準位置からの水平角、高低角、距離を得る様になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のトータルステーション（１０００）を使用する作業では、トータルステーション１０００側の作業者が１人、そしてターゲット（２０００ａ）設置のための作業者が１人の少なくとも２人の作業者を必要とした。ターゲット（２０００ａ）の数が増えればそれに応じて作業者の人数が増加する。しかし、多数のターゲット（２０００ａ）を瞬時に測定するのは困難であり、現実的には不可能である。即ち作業者が、望遠鏡部でターゲット（２０００ａ）を視準し、更に測定を行うためには、ターゲット（２０００ａ）数に応じた測定時間が必要となる。このため大幅な作業効率の改善を図ることができないという問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、反射体に測定光を照射し、その反射光から方向を求める位置測定装置において、測定光を発するための光源部と、その反射光を受光するための画像センサと、測定光を射出すると共に反射光を前記画像センサに導くための射出手段と、該射出手段を回動させるための回動機構と、前記射出手段の射出方向を検出するための角度検出器を備え、前記光源部と前記画像センサは固定的に設けられ、前記画像センサの出力及び受光時点の前記角度検出器の出力に基づき、中心軸に対する前記反射体の偏差の座標を変換するための演算処理部とから構成されている。
【０００８】
また本発明は距離測定部を有し、測定光と共に測距光を射出して反射体までの距離を求め、距離と方向から反射体の位置を求める構成にすることもできる。
【０００９】
更に本発明は、画像センサから画像データを記録するための記憶部を有する構成にすることもできる。
【００１０】
また本発明は、画像センサから画像データを得るとき、前記画像センサ受光時点の前記角度検出器の出力に基づき画像データの座標を変換する構成にすることもできる。
【００１１】
そして本発明の受光部は、光軸中心との偏差を検出する第１の受光センサと、該第１の受光センサと異なる範囲を検出する第２の受光センサとを有する構成にすることもできる。
【００１２】
また本発明は、記録する画像データが重なる予め決められた回動角で記録し、その画像データを連続的に配列された画像に形成する構成にすることもできる。
【００１３】
更に本発明は、第１の受光センサから得る画像データと、第２の受光センサから得る画像データとが、位置的に関連付けられている構成にすることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以上の様に構成された本発明は、光源部が測定光を発し、画像センサが反射光を受光し、射出手段が、測定光を射出すると共に反射光を画像センサに導き、回動機構が、射出手段を回動させ、角度検出器が、射出手段の射出方向を検出し、光源部と画像センサとを固定的に設け、演算処理部が、画像センサの出力及び受光時点の角度検出器の出力に基づき、中心軸に対する反射体の偏差の座標を変換することができる。
【００１５】
また本発明は距離測定部を有し、測定光と共に測距光を射出して反射体までの距離を求め、距離と方向から反射体の位置を求めることもできる。
【００１６】
更に本発明は、画像センサから画像データを記録するための記憶部を有する構成にすることもできる。
【００１７】
また本発明は、画像センサから画像データを得るとき、画像センサ受光時点の角度検出器の出力に基づき画像データの座標を変換することもできる。
【００１８】
そして本発明の受光部は、第１の受光センサが、光軸中心との偏差を検出し、第２の受光センサが、第１の受光センサと異なる範囲を検出することもできる。
【００１９】
また本発明は、記録する画像データが重なる予め決められた回動角で記録し、その画像データを連続的に配列された画像に形成することもできる。
【００２０】
更に本発明は、第１の受光センサから得る画像データと、第２の画像センサから得る画像データとが、位置的に関連付けられていることもできる。
【００２１】
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
【００２３】
図１と図２に基づいて、本実施例の位置検出装置１００００を説明する。
【００２４】
位置検出装置１００００は、本体２０００と、整準部３０００とから構成されている。
【００２５】
本体２０００には、回転部２１００と、固定部２２００と、傾斜測定部２３００とから構成されている。
【００２６】
本体２０００は、回動部分と固定部分に分けられ、回動部分は水平方向及び鉛直方向に回転軸を持ち、回転モータによってそれぞれ全周回転可能である。
【００２７】
回転部２１００は回動部分に該当するもので、鉛直方向の回転部分（高低回動部）と水平方向の回転部分（水平回動部）とを備えている。
【００２８】
鉛直方向の回転部分（高低回動部）は、回転ミラー２１１０を鉛直方向に回転（高低角）させるためのものである。回転ミラー２１１０の両端部に水平軸２１１１を設けてあり、一方の水平軸２１１１には、高低角測定用のロータリーエンコーダ２１２０が取り付けられており、他方の水平軸２１１１には、第１の駆動ギア２１３０を介して鉛直駆動用モータ２１４０に連結されている。鉛直駆動用モータ２１４０は、支柱部２１５０に固定されているので、鉛直駆動用モータ２１４０の駆動力により、鉛直方向の回転部分が一体に回転する様に構成されている。
【００２９】
水平方向の回転部分（水平回動部）は、回転ミラー２１１０を水平方向に回転させるためのものである。水平方向の回転部分は、水平回転部２１７０と、この上に形成される支柱部２１５０と、支柱部２１５０に軸止される回転ミラー２１１０に形成される水平軸２１１１とから構成され、一体に回転させる様に構成されている。
【００３０】
また水平回転部２１７０には、水平角測定用のロータリーエンコーダ２１８０が取付けられている。更に、水平回転部２１７０には、第２の駆動ギア２１８５を介して水平駆動用モータ２１９０に連結されている。水平駆動用モータ２１９０は、筐体に固定されているので、水平駆動用モータ２１９０の駆動力により、水平回転部２１７０を含んで構成される回転部２１００を水平方向に回転させる。
【００３１】
なお、高低角測定用のロータリーエンコーダ２１２０と水平角測定用のロータリーエンコーダ２１８０とが、角度検出器に該当するものである。
【００３２】
整準部３０００は、基本的に三本の脚で本体２０００を支える構造である。三本の脚の１脚は回動自在に、例えば球面で支えている。残る２脚は、整準駆動モータの駆動力により上下動可能となっている。傾斜測定部２３００からの傾斜信号に基づいて、上下動作を調整することにより本体２０００が整準される様に構成されている。
【００３３】
次に図２に基づいて、本実施例の位置検出装置１００００の電気的構成を説明する。
【００３４】
位置検出装置１００００は、測距部１１００と、反射体検出部１２００と、角度測定部１４００と、傾斜測定部２３００と、記憶部４２００、表示部４３００と、駆動回路４４００と、モータ４５００と、演算処理手段４０００と、操作部５０００とから構成されている。
【００３５】
更に傾斜測定部２３００が、軸受の回転精度に起因する回転部２１００の回転ガタや傾きを検出し、演算処理手段４０００が、受光部が受光する測定対象物の受光位置を補正して、回転ガタや傾きの影響を除去することができる。なお、測距部１１００、反射体検出部１２００、出射光学系及び入射光学系を加えたものが、固定部分に該当する。
【００３６】
傾斜設定部２３００は、位置検出装置１００００本体の傾斜を検出すると共に、その水平基準に対する水平角エンコーダ１４１０の傾きから、距離、角度、画像データの値を補正するデータを提供する。
【００３７】
傾斜設定部２３００は、水平を確保すると共に、機械誤差である回転部２１００の回転ブレを検出し、角度に基づく補正に使用することにより、ターゲット２０００ａの正確な位置を検出するためのものである。
【００３８】
測距部１１００は、距離検出発光部２２１１から発光した測距光が、三角ミラー２２１５で反射され、ダイクロプリズム２２１２を透過し、対物レンズ２２１３を透過した後、回転ミラー２１１０で反射して、図示されていない測定対象物の方向へ射出する。測定対象物からの反射光を逆の経路をたどり距離検出受光部２２１４の受光素子で受光する。
【００３９】
位置検出装置１００００からターゲット２０００ａまでの距離は、距離検出発光部２２１１がパルス発光してから、距離検出受光部２２１４で受光されるまでの時間差により算出される。なお、この演算は、距離演算回路１１２０で実行される。また、距離検出発光部２２１１と距離検出受光部２２１４と受発光回路を含み、距離測定部１１１０に該当する。また、この距離測定方式は、他の位相差測定方式でもよい。
【００４０】
反射体検出部１２００は、反射体検出光発光部１２１０と、第１の撮像部１３２０と、第２の撮像部１３３０と、反射体検出回路１３４０とから構成されている。
【００４１】
第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０とは、反射体検出発光部１２１０から発光され、ターゲット２０００ａの反射体２０００ｂで反射された反射光を受光すると共に画像を取得する。
【００４２】
本実施例では、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０とは、ＣＣＤ等の固体撮像素子が使用されている。第１の撮像部１３２０は、第１の画像センサに該当し、第２の撮像部１３３０は、第２の画像センサに該当する。
【００４３】
反射体検出光発光部１２１０は、本体部にある例えばパルスレーザダイオード１２１１より発した光をコリメートレンズ１２１２によりコリメートされ、更に、ミラー２１１０により出射される。
【００４４】
反射体検出光発光部１２１０が点灯している状態では、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０との映像信号には、ターゲット２０００ａの反射体２０００ｂで反射された反射体検出光発光部１２１０からの反射光が含まれており、反射体検出光発光部１２１０が消灯している状態では反射体２０００ｂからの反射光が含まれていない。
【００４５】
従って、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０から出力される反射体検出光発光部１２１０の点灯状態、消灯状態それぞれの映像信号の差を求めると、映像信号としては反射体２０００ｂからの反射光だけとなり、反射光の位置を画像上求めることにより、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０上の反射体中心位置を検出できる。
【００４６】
更に、この検出結果を利用して視準中心Ｏとターゲット２０００ａの中心位置との偏差を求めることとができる。
【００４７】
図３（Ａ）はポール３０００上に設置されたターゲット２０００ａの反射体２０００ｂを含む周囲の画像を示しており、反射体検出光発光部１２１０が発光している場合は、可視光の他にターゲット２０００ａの反射体２０００ｂからの復路光の像が重複して得られる。従って、反射体検出光発光部１２１０を点灯している場合と、反射体検出光発光部１２１０を消灯している場合との画像の差を求めると、図３（Ｂ）に示す様なターゲット２０００ａの反射体２０００ｂと略同一サイズの反射光（復路光）１２のみの画像が得られる。画面の中心が視準中心Ｏと一致した点であるとし、画像から前記復路光１２の水平方向の偏差Ｈ、垂直方向の偏差Ｖを容易に演算することができる。
【００４８】
また図４に示される様に、画像センサ４００００がレンズの焦点距離ｆの位置に配置され、画像センサ４００００に入射する復路光の角度がθとすると画像センサ４００００の光軸０からの偏差ｘはｆ＊ｔａｎθであり、偏差ｘを求めることで修正に要する角度が一義的に決定される。従ってターゲットプリズムまでの距離エルａ、エルｂ、エルｃの大小に係わらず、画像上の水平方向の偏差角度Ｈ、垂直方向の偏差角度Ｖを演算することができる。
【００４９】
詳細には、反射体検出光発光部１２１０及び、第１の撮像部１３２０、第２の撮像部１３３０は固定的に設けられているため、回動部の位置により画像は、視準中心Ｏと一致する位置を中心に回転する。
【００５０】
図３（Ｃ）に基づいて説明すると、例えば、位置検出装置１００００が置かれている位置から見て、水平方向をＸ軸、鉛直方向をＹ軸とする。このとき、Ｙ方向に一定角度ずれた位置にターゲット２０００ａの反射体２０００ｂがある場合、▲１▼から▲４▼の様に、位置検出装置１００００に対して置かれる位置によって、第１の撮像部１３２０、第２の撮像部１３３０上での位置は図３（Ｃ）の様に変わる。従って、第１の撮像部１３２０、第２の撮像部１３３０からの偏差を検出して、視準中心Ｏを反射体２０００ｂの中心へ移動させる場合、また、ターゲット２０００ａの反射体２０００ｂの水平、鉛直方向の偏差角度を求める場合、画像センサ４００００上の座標を、本体２０００を回転させる水平及び鉛直の座標に変換する必要がある。その式は、座標の回転で表され、第１式で表される。これらの変換処理は、演算処理部４０００にて行われる。
【００５１】
反射体検出部１２００は、反射体検出光発光部１２１０と、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０と反射体検出回路１３４０とから構成される。
【００５２】
反射体検出部１２００の光学系は、固定部２２００に設けられたコリメータレンズ１２１２と、ダイクロプリズム２２１２、ハーフミラー２２１７、リレーレンズ２２１６、第１の撮像部１３２０と、第２の撮像部１３３０と、ミラー１２１３と、回動部のミラー２１１０とから構成されている。
【００５３】
第１の撮像部１３２０は、ビームスプリッタ２２１２で反射され、対物レンズ２２１３の焦点位置に設けられている。
【００５４】
第１の撮像部１３２０は、回動部のミラーにより視準方向を鉛直、水平方向に曲げることが可能なため、全周方向に大きな視野を持っている。第１の撮像部１３２０に結像した受光装置の像（実質的にはコーナーキューブ像）の結像位置情報と、角度演算部で演算されたミラーが方向づけられている水平角度及び鉛直角度により、位置検出装置１００００から反射体２０００ｂへ視準する水平角および高低角を求める事が出来る。
【００５５】
また、ＣＣＤの分解角は、ＣＣＤの画素数と視野角によって決まる。画素数が多く、視野角が狭くなるほど分解角が小さくなる。
【００５６】
そこで、第２の撮像部１３３０は、リレーレンズ２２１６を通過し、第１の撮像部１３２０と共役の位置にある。
【００５７】
リレーレンズ２２１６により第２の撮像部１３３０の視野角を狭くしているため、第１の撮像部１３２０に比べ分解角が小さくなっており、偏差を高精度に求めることが可能である。
【００５８】
また、広角の画像センサを利用して、反射体２０００ｂの検出を行い、狭角の範囲内に入る様に駆動を行えば、精度の高い高速な反射体検出が可能となる。
【００５９】
記憶部４２００には、画像センサから得られた画像データがリンクした設計データを記憶しており、表示部４３００には、測定画像データ又は設計データと共に測定データに基づく３次元位置情報が表示される。更に、画像データを変換するアプリケーションソフトでパノラマのような画像に変換して表示或いは記憶しても良い。
【００６０】
ここで、図５に基づいてパノラマの様な画像の形成について説明する。図５（ａ）に示す様に、全周３６０度の方向に画像を分割して撮像し、これを回転させて、つなぎ合わせれば、図５（ｂ）に示す様に、パノラマの様な画像を形成することができる。
【００６１】
図３（ｃ）に示す様に、ＣＣＤ上の画像の座標を（Ｘ’、Ｙ’）とすれば、回転の角度をθとすれば、変換される座標を（Ｘ、Ｙ）とすれば、
【００６２】
「数１」
【００６３】
・・・・・・第１式
【００６４】
で表される座標演算を行えばよい。なお、図３（ｃ）において、▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼の順番に回転することを示している。
【００６５】
また第１の撮像部１３２０は、大きな視野、即ち、広角の撮影（粗精度）をすることができ、第２の撮像部１３３０は、小さい視野、即ち、狭角の撮影（精精度）を行うことができ、２つの画像を重ねることができる。そして広角と狭角両方関連づけられた画像を記憶することが可能である。
【００６６】
次に図６に基づいて、反射体検出光発光部１２１０と、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０とのタイミングについて説明する。また、ここでは画像センサとしてエリアＣＣＤを例に説明する。
【００６７】
反射体検出部１２００は、第１の撮像部１３２０と、ＣＣＤドライバ１３５１と、信号処理部１３５２と、Ａ／Ｄコンバータ１３５３と、フレームメモリ１３５４と、タイミング発生回路１３５５と、発光素子ドライバ１３５６と、反射体検出光発光部１２１０と、ＣＰＵ４０００とから構成されている。
【００６８】
ＣＣＤは、図６に示す様に、１フィールドを規定する垂直同期信号ＶＤと、水平同期信号ＨＤが使用されている。本実施例では、電子シャッタが採用されており、この電子シャッタにより、ＣＣＤの電荷の蓄積時間と、電荷掃き出し時間とに間欠的に分離されている。
【００６９】
本実施例では、ＣＣＤの電荷の蓄積時間に、発光素子ドライバ１３５６を駆動させ、反射体検出光発光部１２１０から光パルスを発射させる様に構成されている。このため、効率のよい追尾検出が可能となる。
【００７０】
また、第１の撮像部１３２０の読みだしと、反射体検出光発光部１２１０による光パルスの発光及び角度測定部１４００の検出を同期させる様になっている。
【００７１】
なお、第２の撮像部１３３０も同様であるから説明を省略する。
【００７２】
測角部１４００は、回動部に取り付けられたロータと、固定部に形成された検出部とにより、固定部に対する回動部の角度を検出している。即ち、水平角及び鉛直角エンコーダ１４１０の出力信号を角度測定部１４００を送り、角度を演算する様に構成されている。
【００７３】
位置検出装置１００００の受光装置２００００検出ルーチンは以下の通りとなる。
【００７４】
始めに、反射体検出光発光部１２１０を点灯させ、駆動部が反射ミラー２１１０を回動させる。広角の画像センサの出力を見ながら反射体２０００ｂを検出する。反射体２０００ｂを検出したならば、狭角の画像センサに入る様に、角度検出部のデータと画像センサの位置から演算処理部４０００が計算を行い、駆動部が反射ミラー２１１０を動かす様になっている。
【００７５】
狭角の画像センサに、反射体２０００ｂの像が入ったならば、更に中心軸Ｏ付近まで駆動するか、その位置で、角度検出部のデータと画像センサの位置とから、演算処理部４０００が反射体２０００ｂの水平角及び鉛直角を求める。その場合、狭角の画像と広角の画像を記録することも可能である。更に画像データに、水平角及び鉛直角、測定した距離データを含めて記録しておくことも可能である。
【００７６】
最初の反射体２０００ｂの検出を、広角の画像センサで行うことにより、高速に実行することができる。
【００７７】
レンズ系には、ディストーションが存在するが、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０の光学系とも、予め基準となる場所で、校正データを作成しておき、コーナーキューブ２１０００の位置検出を行う演算処理の段階で誤差を差し引いて除去することもできる。
【００７８】
本実施例は、測距光及び測定光を、回転ミラーにより水平方向又は鉛直方向に回転照射し、照射範囲にある反射体２０００ｂを捕え位置測定をする位置検出装置である。
【００７９】
受光部に特定に光をのみを捉える受光センサではなく画像センサを備えている。画像センサの出力する画像データは、数値の羅列を記憶していた従来の方法に画像データを加えることで、作業性を改善することが可能となる。
【００８０】
更に、本実施例の位置検出装置１００００は、測距光及び測定光を回転照射する回転部２１００が、水平回転機構のみからなるものであってもよい。この場合には、測定対象となるコーナーキューブ２１０００の位置について、水平方向は回転部２１００に設けた水平角エンコーダ１４１０で概略捕える様になっている。第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０の映像から、視準中心に対する水平角エンコーダ１４１０から出力される水平角値を補正し、高低角を算出することができる。測距光はファン状光を使用することで高低角測距範囲をカバーすることができる。
【００８１】
ここで使用する第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０は、画像を取り込むことの出来る画像センサである。画像センサから取り入れた画像データは、コーナーキューブ２１０００の位置検出に使用すると共に、測定可能範囲の画像データとして記録される。
【００８２】
そして本実施例の画像データを収集する画像センサは、距離検出発光部２２１１から発光され、反射体２０００ｂで反射される測定光を捕らえると共に、ターゲット２０００ａの画像を捕らえ記録する。また、ターゲット２０００ａのコーナーキューブ２１０００を含む回動範囲で、周囲の画像を記録する。更に、画像センサは画角範囲の異なる２つの画像センサ（第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０）から構成され、遠近又は拡大した画像データとして使用する。
【００８３】
本実施例は、水平方向の回動に加えて高低方向の回動を行い、また水平の回動及び高低の回動は、それぞれのエンコーダにより検出さる。ターゲット２０００ａのコーナーキューブ２１００ｂの方向位置が概略画像データに捕らえられると、水平角値と高低角値とは、画像データの値により補正され、正確なコーナーキューブ２１００ｂの方向が確定される。
【００８４】
角度測定部１４００は、回転部２１００に取り付けられたロータと、固定部２２００の形成された検出部とにより、固定部２２００に対する回転部２１００の角度を検出している。
【００８５】
距離検出発光部２２１１が光源部に該当する。距離検出受光部２２１４が受光部に該当する。リレーレンズ１２１２と、ミラー１２１３と、回動部のミラー２１１０と等とが、射出手段に該当する。角度測定部１４００が角度検出器に該当する。第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０とが、画像センサに該当する。ターゲット２０００ａのコーナーキューブ２１０００は、反射体に該当する。
【００８６】
水平駆動用モータ２１９０等が、回動機構に該当する。
【００８７】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、反射体に測定光を照射し、その反射光から方向を求める位置測定装置において、測定光を発するための光源部と、その反射光を受光するための画像センサと、測定光を射出すると共に反射光を前記画像センサに導くための射出手段と、該射出手段を回動させるための回動機構と、前記射出手段の射出方向を検出するための角度検出器を備え、前記光源部と前記画像センサは固定的に設けられ、前記画像センサの出力及び受光時点の前記角度検出器の出力に基づき、中心軸に対する前記反射体の偏差の座標を変換するための演算処理部とからなるので、大幅な作業効率の改善を図ることができるという効果がある。
【００８８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の位置検出装置１００００を説明する図である。
【図２】本実施例の位置検出装置１００００の電気的構成を説明する図である。
【図３】本実施例の原理を説明する図である。
【図４】本実施例の原理を説明する図である。
【図５】本実施例の原理を説明する図である。
【図６】本実施例の原理を説明する図である。
【図７】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１００００ 位置検出装置
１１００ 測距部
１２００ 反射体検出部
１２１０ 反射体検出光発光部
１３２０ 第１の撮像部
１３３０ 第２の撮像部
１３４０ 反射体検出回路
１４００ 角度測定部
２０００ 本体
２１００ 回転部
２２００ 固定部
２３００ 傾斜測定部
３０００ 整準部
４０００ 演算処理手段
４２００ 記憶部
４３００ 表示部
４４００ 駆動回路
４５００ モータ
５０００ 操作部
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定目標であるターゲットを走査検出し、方向及び距離を測定する位置検出装置に係わり、特に、測距光、測定光を照射してターゲット位置の３次元計測を行い、更にその照射方向又はそれ以外の方向の画像データを記録する位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３次元位置測定および設定には、トータルステーションを用いていた。トータルステーションは、測距測角の機能を備え、測定値を電気的データとして出力するものである。測定を行う場合には、トータルステーションを基準位置に設置後、ターゲットを測定地点に設置し、トータルステーションでターゲットを視準して水平角、高低角の測定を行い、ターゲットに設けられた反射プリズム（コーナーキューブ）を測距して距離データを得ることができる。
【０００３】
測定された測距・測角データは、トータルステーションの内蔵メモリーに記憶される。また測距測角データは、必要に応じて外部メモリー装置や、コンピュータに対して測量作業のデータとして出力される。図７はトータルステーションでの測量作業を示した図である。トータルステーション（１０００）は基準位置に設置されている。ターゲット（２０００ａ）はポール（３０００ａ）に取り付けられており、ポール（３０００ａ）は作業者（４０００）により測定地点に設置されている。
【０００４】
トータルステーション（１０００）は、望遠鏡部と、望遠鏡部の高低回転を自在に支えるための托架部と、托架部を水平回転自在に支えるための基盤部と、基盤部の下部にありトータルステーション（１０００）本体の傾きを整準し、三脚の脚頭に固定するための整準部とから構成される。なお、測距及び測角等のための回路等は、トータルステーション（１０００）に内蔵されている。
【０００５】
トータルステーション（１０００）側の作業者は、望遠鏡部を上下左右に回転させ、ターゲット（２０００ａ）を視準中心に捕え、基準位置からの水平角、高低角、距離を得る様になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のトータルステーション（１０００）を使用する作業では、トータルステーション１０００側の作業者が１人、そしてターゲット（２０００ａ）設置のための作業者が１人の少なくとも２人の作業者を必要とした。ターゲット（２０００ａ）の数が増えればそれに応じて作業者の人数が増加する。しかし、多数のターゲット（２０００ａ）を瞬時に測定するのは困難であり、現実的には不可能である。即ち作業者が、望遠鏡部でターゲット（２０００ａ）を視準し、更に測定を行うためには、ターゲット（２０００ａ）数に応じた測定時間が必要となる。このため大幅な作業効率の改善を図ることができないという問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、反射体に測定光を照射し、その反射光から方向を求める位置測定装置において、測定光を発するための光源部と、その反射光を受光するための画像センサと、測定光を射出すると共に反射光を前記画像センサに導くための射出手段と、該射出手段を回動させるための回動機構と、前記射出手段の射出方向を検出するための角度検出器を備え、前記光源部と前記画像センサは固定的に設けられ、前記画像センサの出力及び受光時点の前記角度検出器の出力に基づき、中心軸に対する前記反射体の偏差の座標を変換するための演算処理部とから構成されている。
【０００８】
また本発明は距離測定部を有し、測定光と共に測距光を射出して反射体までの距離を求め、距離と方向から反射体の位置を求める構成にすることもできる。
【０００９】
更に本発明は、画像センサから画像データを記録するための記憶部を有する構成にすることもできる。
【００１０】
また本発明は、画像センサから画像データを得るとき、前記画像センサ受光時点の前記角度検出器の出力に基づき画像データの座標を変換する構成にすることもできる。
【００１１】
そして本発明の受光部は、光軸中心との偏差を検出する第１の受光センサと、該第１の受光センサと異なる範囲を検出する第２の受光センサとを有する構成にすることもできる。
【００１２】
また本発明は、記録する画像データが重なる予め決められた回動角で記録し、その画像データを連続的に配列された画像に形成する構成にすることもできる。
【００１３】
更に本発明は、第１の受光センサから得る画像データと、第２の受光センサから得る画像データとが、位置的に関連付けられている構成にすることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以上の様に構成された本発明は、光源部が測定光を発し、画像センサが反射光を受光し、射出手段が、測定光を射出すると共に反射光を画像センサに導き、回動機構が、射出手段を回動させ、角度検出器が、射出手段の射出方向を検出し、光源部と画像センサとを固定的に設け、演算処理部が、画像センサの出力及び受光時点の角度検出器の出力に基づき、中心軸に対する反射体の偏差の座標を変換することができる。
【００１５】
また本発明は距離測定部を有し、測定光と共に測距光を射出して反射体までの距離を求め、距離と方向から反射体の位置を求めることもできる。
【００１６】
更に本発明は、画像センサから画像データを記録するための記憶部を有する構成にすることもできる。
【００１７】
また本発明は、画像センサから画像データを得るとき、画像センサ受光時点の角度検出器の出力に基づき画像データの座標を変換することもできる。
【００１８】
そして本発明の受光部は、第１の受光センサが、光軸中心との偏差を検出し、第２の受光センサが、第１の受光センサと異なる範囲を検出することもできる。
【００１９】
また本発明は、記録する画像データが重なる予め決められた回動角で記録し、その画像データを連続的に配列された画像に形成することもできる。
【００２０】
更に本発明は、第１の受光センサから得る画像データと、第２の画像センサから得る画像データとが、位置的に関連付けられていることもできる。
【００２１】
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
【００２３】
図１と図２に基づいて、本実施例の位置検出装置１００００を説明する。
【００２４】
位置検出装置１００００は、本体２０００と、整準部３０００とから構成されている。
【００２５】
本体２０００には、回転部２１００と、固定部２２００と、傾斜測定部２３００とから構成されている。
【００２６】
本体２０００は、回動部分と固定部分に分けられ、回動部分は水平方向及び鉛直方向に回転軸を持ち、回転モータによってそれぞれ全周回転可能である。
【００２７】
回転部２１００は回動部分に該当するもので、鉛直方向の回転部分（高低回動部）と水平方向の回転部分（水平回動部）とを備えている。
【００２８】
鉛直方向の回転部分（高低回動部）は、回転ミラー２１１０を鉛直方向に回転（高低角）させるためのものである。回転ミラー２１１０の両端部に水平軸２１１１を設けてあり、一方の水平軸２１１１には、高低角測定用のロータリーエンコーダ２１２０が取り付けられており、他方の水平軸２１１１には、第１の駆動ギア２１３０を介して鉛直駆動用モータ２１４０に連結されている。鉛直駆動用モータ２１４０は、支柱部２１５０に固定されているので、鉛直駆動用モータ２１４０の駆動力により、鉛直方向の回転部分が一体に回転する様に構成されている。
【００２９】
水平方向の回転部分（水平回動部）は、回転ミラー２１１０を水平方向に回転させるためのものである。水平方向の回転部分は、水平回転部２１７０と、この上に形成される支柱部２１５０と、支柱部２１５０に軸止される回転ミラー２１１０に形成される水平軸２１１１とから構成され、一体に回転させる様に構成されている。
【００３０】
また水平回転部２１７０には、水平角測定用のロータリーエンコーダ２１８０が取付けられている。更に、水平回転部２１７０には、第２の駆動ギア２１８５を介して水平駆動用モータ２１９０に連結されている。水平駆動用モータ２１９０は、筐体に固定されているので、水平駆動用モータ２１９０の駆動力により、水平回転部２１７０を含んで構成される回転部２１００を水平方向に回転させる。
【００３１】
なお、高低角測定用のロータリーエンコーダ２１２０と水平角測定用のロータリーエンコーダ２１８０とが、角度検出器に該当するものである。
【００３２】
整準部３０００は、基本的に三本の脚で本体２０００を支える構造である。三本の脚の１脚は回動自在に、例えば球面で支えている。残る２脚は、整準駆動モータの駆動力により上下動可能となっている。傾斜測定部２３００からの傾斜信号に基づいて、上下動作を調整することにより本体２０００が整準される様に構成されている。
【００３３】
次に図２に基づいて、本実施例の位置検出装置１００００の電気的構成を説明する。
【００３４】
位置検出装置１００００は、測距部１１００と、反射体検出部１２００と、角度測定部１４００と、傾斜測定部２３００と、記憶部４２００、表示部４３００と、駆動回路４４００と、モータ４５００と、演算処理手段４０００と、操作部５０００とから構成されている。
【００３５】
更に傾斜測定部２３００が、軸受の回転精度に起因する回転部２１００の回転ガタや傾きを検出し、演算処理手段４０００が、受光部が受光する測定対象物の受光位置を補正して、回転ガタや傾きの影響を除去することができる。なお、測距部１１００、反射体検出部１２００、出射光学系及び入射光学系を加えたものが、固定部分に該当する。
【００３６】
傾斜設定部２３００は、位置検出装置１００００本体の傾斜を検出すると共に、その水平基準に対する水平角エンコーダ１４１０の傾きから、距離、角度、画像データの値を補正するデータを提供する。
【００３７】
傾斜設定部２３００は、水平を確保すると共に、機械誤差である回転部２１００の回転ブレを検出し、角度に基づく補正に使用することにより、ターゲット２０００ａの正確な位置を検出するためのものである。
【００３８】
測距部１１００は、距離検出発光部２２１１から発光した測距光が、三角ミラー２２１５で反射され、ダイクロプリズム２２１２を透過し、対物レンズ２２１３を透過した後、回転ミラー２１１０で反射して、図示されていない測定対象物の方向へ射出する。測定対象物からの反射光を逆の経路をたどり距離検出受光部２２１４の受光素子で受光する。
【００３９】
位置検出装置１００００からターゲット２０００ａまでの距離は、距離検出発光部２２１１がパルス発光してから、距離検出受光部２２１４で受光されるまでの時間差により算出される。なお、この演算は、距離演算回路１１２０で実行される。また、距離検出発光部２２１１と距離検出受光部２２１４と受発光回路を含み、距離測定部１１１０に該当する。また、この距離測定方式は、他の位相差測定方式でもよい。
【００４０】
反射体検出部１２００は、反射体検出光発光部１２１０と、第１の撮像部１３２０と、第２の撮像部１３３０と、反射体検出回路１３４０とから構成されている。
【００４１】
第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０とは、反射体検出発光部１２１０から発光され、ターゲット２０００ａの反射体２０００ｂで反射された反射光を受光すると共に画像を取得する。
【００４２】
本実施例では、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０とは、ＣＣＤ等の固体撮像素子が使用されている。第１の撮像部１３２０は、第１の画像センサに該当し、第２の撮像部１３３０は、第２の画像センサに該当する。
【００４３】
反射体検出光発光部１２１０は、本体部にある例えばパルスレーザダイオード１２１１より発した光をコリメートレンズ１２１２によりコリメートされ、更に、ミラー２１１０により出射される。
【００４４】
反射体検出光発光部１２１０が点灯している状態では、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０との映像信号には、ターゲット２０００ａの反射体２０００ｂで反射された反射体検出光発光部１２１０からの反射光が含まれており、反射体検出光発光部１２１０が消灯している状態では反射体２０００ｂからの反射光が含まれていない。
【００４５】
従って、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０から出力される反射体検出光発光部１２１０の点灯状態、消灯状態それぞれの映像信号の差を求めると、映像信号としては反射体２０００ｂからの反射光だけとなり、反射光の位置を画像上求めることにより、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０上の反射体中心位置を検出できる。
【００４６】
更に、この検出結果を利用して視準中心Ｏとターゲット２０００ａの中心位置との偏差を求めることとができる。
【００４７】
図３（Ａ）はポール３０００上に設置されたターゲット２０００ａの反射体２０００ｂを含む周囲の画像を示しており、反射体検出光発光部１２１０が発光している場合は、可視光の他にターゲット２０００ａの反射体２０００ｂからの復路光の像が重複して得られる。従って、反射体検出光発光部１２１０を点灯している場合と、反射体検出光発光部１２１０を消灯している場合との画像の差を求めると、図３（Ｂ）に示す様なターゲット２０００ａの反射体２０００ｂと略同一サイズの反射光（復路光）１２のみの画像が得られる。画面の中心が視準中心Ｏと一致した点であるとし、画像から前記復路光１２の水平方向の偏差Ｈ、垂直方向の偏差Ｖを容易に演算することができる。
【００４８】
また図４に示される様に、画像センサ４００００がレンズの焦点距離ｆの位置に配置され、画像センサ４００００に入射する復路光の角度がθとすると画像センサ４００００の光軸０からの偏差ｘはｆ＊ｔａｎθであり、偏差ｘを求めることで修正に要する角度が一義的に決定される。従ってターゲットプリズムまでの距離エルａ、エルｂ、エルｃの大小に係わらず、画像上の水平方向の偏差角度Ｈ、垂直方向の偏差角度Ｖを演算することができる。
【００４９】
詳細には、反射体検出光発光部１２１０及び、第１の撮像部１３２０、第２の撮像部１３３０は固定的に設けられているため、回動部の位置により画像は、視準中心Ｏと一致する位置を中心に回転する。
【００５０】
図３（Ｃ）に基づいて説明すると、例えば、位置検出装置１００００が置かれている位置から見て、水平方向をＸ軸、鉛直方向をＹ軸とする。このとき、Ｙ方向に一定角度ずれた位置にターゲット２０００ａの反射体２０００ｂがある場合、▲１▼から▲４▼の様に、位置検出装置１００００に対して置かれる位置によって、第１の撮像部１３２０、第２の撮像部１３３０上での位置は図３（Ｃ）の様に変わる。従って、第１の撮像部１３２０、第２の撮像部１３３０からの偏差を検出して、視準中心Ｏを反射体２０００ｂの中心へ移動させる場合、また、ターゲット２０００ａの反射体２０００ｂの水平、鉛直方向の偏差角度を求める場合、画像センサ４００００上の座標を、本体２０００を回転させる水平及び鉛直の座標に変換する必要がある。その式は、座標の回転で表され、第１式で表される。これらの変換処理は、演算処理部４０００にて行われる。
【００５１】
反射体検出部１２００は、反射体検出光発光部１２１０と、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０と反射体検出回路１３４０とから構成される。
【００５２】
反射体検出部１２００の光学系は、固定部２２００に設けられたコリメータレンズ１２１２と、ダイクロプリズム２２１２、ハーフミラー２２１７、リレーレンズ２２１６、第１の撮像部１３２０と、第２の撮像部１３３０と、ミラー１２１３と、回動部のミラー２１１０とから構成されている。
【００５３】
第１の撮像部１３２０は、ビームスプリッタ２２１２で反射され、対物レンズ２２１３の焦点位置に設けられている。
【００５４】
第１の撮像部１３２０は、回動部のミラーにより視準方向を鉛直、水平方向に曲げることが可能なため、全周方向に大きな視野を持っている。第１の撮像部１３２０に結像した受光装置の像（実質的にはコーナーキューブ像）の結像位置情報と、角度演算部で演算されたミラーが方向づけられている水平角度及び鉛直角度により、位置検出装置１００００から反射体２０００ｂへ視準する水平角および高低角を求める事が出来る。
【００５５】
また、ＣＣＤの分解角は、ＣＣＤの画素数と視野角によって決まる。画素数が多く、視野角が狭くなるほど分解角が小さくなる。
【００５６】
そこで、第２の撮像部１３３０は、リレーレンズ２２１６を通過し、第１の撮像部１３２０と共役の位置にある。
【００５７】
リレーレンズ２２１６により第２の撮像部１３３０の視野角を狭くしているため、第１の撮像部１３２０に比べ分解角が小さくなっており、偏差を高精度に求めることが可能である。
【００５８】
また、広角の画像センサを利用して、反射体２０００ｂの検出を行い、狭角の範囲内に入る様に駆動を行えば、精度の高い高速な反射体検出が可能となる。
【００５９】
記憶部４２００には、画像センサから得られた画像データがリンクした設計データを記憶しており、表示部４３００には、測定画像データ又は設計データと共に測定データに基づく３次元位置情報が表示される。更に、画像データを変換するアプリケーションソフトでパノラマのような画像に変換して表示或いは記憶しても良い。
【００６０】
ここで、図５に基づいてパノラマの様な画像の形成について説明する。図５（ａ）に示す様に、全周３６０度の方向に画像を分割して撮像し、これを回転させて、つなぎ合わせれば、図５（ｂ）に示す様に、パノラマの様な画像を形成することができる。
【００６１】
図３（ｃ）に示す様に、ＣＣＤ上の画像の座標を（Ｘ’、Ｙ’）とすれば、回転の角度をθとすれば、変換される座標を（Ｘ、Ｙ）とすれば、
【００６２】
「数１」
・・・・・・第１式
【００６４】
で表される座標演算を行えばよい。なお、図３（ｃ）において、▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼の順番に回転することを示している。
【００６５】
また第１の撮像部１３２０は、大きな視野、即ち、広角の撮影（粗精度）をすることができ、第２の撮像部１３３０は、小さい視野、即ち、狭角の撮影（精精度）を行うことができ、２つの画像を重ねることができる。そして広角と狭角両方関連づけられた画像を記憶することが可能である。
【００６６】
次に図６に基づいて、反射体検出光発光部１２１０と、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０とのタイミングについて説明する。また、ここでは画像センサとしてエリアＣＣＤを例に説明する。
【００６７】
反射体検出部１２００は、第１の撮像部１３２０と、ＣＣＤドライバ１３５１と、信号処理部１３５２と、Ａ／Ｄコンバータ１３５３と、フレームメモリ１３５４と、タイミング発生回路１３５５と、発光素子ドライバ１３５６と、反射体検出光発光部１２１０と、ＣＰＵ４０００とから構成されている。
【００６８】
ＣＣＤは、図６に示す様に、１フィールドを規定する垂直同期信号ＶＤと、水平同期信号ＨＤが使用されている。本実施例では、電子シャッタが採用されており、この電子シャッタにより、ＣＣＤの電荷の蓄積時間と、電荷掃き出し時間とに間欠的に分離されている。
【００６９】
本実施例では、ＣＣＤの電荷の蓄積時間に、発光素子ドライバ１３５６を駆動させ、反射体検出光発光部１２１０から光パルスを発射させる様に構成されている。このため、効率のよい追尾検出が可能となる。
【００７０】
また、第１の撮像部１３２０の読みだしと、反射体検出光発光部１２１０による光パルスの発光及び角度測定部１４００の検出を同期させる様になっている。
【００７１】
なお、第２の撮像部１３３０も同様であるから説明を省略する。
【００７２】
測角部１４００は、回動部に取り付けられたロータと、固定部に形成された検出部とにより、固定部に対する回動部の角度を検出している。即ち、水平角及び鉛直角エンコーダ１４１０の出力信号を角度測定部１４００を送り、角度を演算する様に構成されている。
【００７３】
位置検出装置１００００の受光装置２００００検出ルーチンは以下の通りとなる。
【００７４】
始めに、反射体検出光発光部１２１０を点灯させ、駆動部が反射ミラー２１１０を回動させる。広角の画像センサの出力を見ながら反射体２０００ｂを検出する。反射体２０００ｂを検出したならば、狭角の画像センサに入る様に、角度検出部のデータと画像センサの位置から演算処理部４０００が計算を行い、駆動部が反射ミラー２１１０を動かす様になっている。
【００７５】
狭角の画像センサに、反射体２０００ｂの像が入ったならば、更に中心軸Ｏ付近まで駆動するか、その位置で、角度検出部のデータと画像センサの位置とから、演算処理部４０００が反射体２０００ｂの水平角及び鉛直角を求める。その場合、狭角の画像と広角の画像を記録することも可能である。更に画像データに、水平角及び鉛直角、測定した距離データを含めて記録しておくことも可能である。
【００７６】
最初の反射体２０００ｂの検出を、広角の画像センサで行うことにより、高速に実行することができる。
【００７７】
レンズ系には、ディストーションが存在するが、第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０の光学系とも、予め基準となる場所で、校正データを作成しておき、コーナーキューブ２１０００の位置検出を行う演算処理の段階で誤差を差し引いて除去することもできる。
【００７８】
本実施例は、測距光及び測定光を、回転ミラーにより水平方向又は鉛直方向に回転照射し、照射範囲にある反射体２０００ｂを捕え位置測定をする位置検出装置である。
【００７９】
受光部に特定に光をのみを捉える受光センサではなく画像センサを備えている。画像センサの出力する画像データは、数値の羅列を記憶していた従来の方法に画像データを加えることで、作業性を改善することが可能となる。
【００８０】
更に、本実施例の位置検出装置１００００は、測距光及び測定光を回転照射する回転部２１００が、水平回転機構のみからなるものであってもよい。この場合には、測定対象となるコーナーキューブ２１０００の位置について、水平方向は回転部２１００に設けた水平角エンコーダ１４１０で概略捕える様になっている。第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０の映像から、視準中心に対する水平角エンコーダ１４１０から出力される水平角値を補正し、高低角を算出することができる。測距光はファン状光を使用することで高低角測距範囲をカバーすることができる。
【００８１】
ここで使用する第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０は、画像を取り込むことの出来る画像センサである。画像センサから取り入れた画像データは、コーナーキューブ２１０００の位置検出に使用すると共に、測定可能範囲の画像データとして記録される。
【００８２】
そして本実施例の画像データを収集する画像センサは、距離検出発光部２２１１から発光され、反射体２０００ｂで反射される測定光を捕らえると共に、ターゲット２０００ａの画像を捕らえ記録する。また、ターゲット２０００ａのコーナーキューブ２１０００を含む回動範囲で、周囲の画像を記録する。更に、画像センサは画角範囲の異なる２つの画像センサ（第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０）から構成され、遠近又は拡大した画像データとして使用する。
【００８３】
本実施例は、水平方向の回動に加えて高低方向の回動を行い、また水平の回動及び高低の回動は、それぞれのエンコーダにより検出さる。ターゲット２０００ａのコーナーキューブ２１００ｂの方向位置が概略画像データに捕らえられると、水平角値と高低角値とは、画像データの値により補正され、正確なコーナーキューブ２１００ｂの方向が確定される。
【００８４】
角度測定部１４００は、回転部２１００に取り付けられたロータと、固定部２２００の形成された検出部とにより、固定部２２００に対する回転部２１００の角度を検出している。
【００８５】
距離検出発光部２２１１が光源部に該当する。距離検出受光部２２１４が受光部に該当する。リレーレンズ１２１２と、ミラー１２１３と、回動部のミラー２１１０と等とが、射出手段に該当する。角度測定部１４００が角度検出器に該当する。第１の撮像部１３２０と第２の撮像部１３３０とが、画像センサに該当する。ターゲット２０００ａのコーナーキューブ２１０００は、反射体に該当する。
【００８６】
水平駆動用モータ２１９０等が、回動機構に該当する。
【００８７】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、反射体に測定光を照射し、その反射光から方向を求める位置測定装置において、測定光を発するための光源部と、その反射光を受光するための画像センサと、測定光を射出すると共に反射光を前記画像センサに導くための射出手段と、該射出手段を回動させるための回動機構と、前記射出手段の射出方向を検出するための角度検出器を備え、前記光源部と前記画像センサは固定的に設けられ、前記画像センサの出力及び受光時点の前記角度検出器の出力に基づき、中心軸に対する前記反射体の偏差の座標を変換するための演算処理部とからなるので、大幅な作業効率の改善を図ることができるという効果がある。
【００８８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の位置検出装置１００００を説明する図である。
【図２】本実施例の位置検出装置１００００の電気的構成を説明する図である。
【図３】本実施例の原理を説明する図である。
【図４】本実施例の原理を説明する図である。
【図５】本実施例の原理を説明する図である。
【図６】本実施例の原理を説明する図である。
【図７】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１００００ 位置検出装置
１１００ 測距部
１２００ 反射体検出部
１２１０ 反射体検出光発光部
１３２０ 第１の撮像部
１３３０ 第２の撮像部
１３４０ 反射体検出回路
１４００ 角度測定部
２０００ 本体
２１００ 回転部
２２００ 固定部
２３００ 傾斜測定部
３０００ 整準部
４０００ 演算処理手段
４２００ 記憶部
４３００ 表示部
４４００ 駆動回路
４５００ モータ
５０００ 操作部
Claims (7)
- 反射体に測定光を照射し、その反射光から方向を求める位置測定装置において、測定光を発するための光源部と、その反射光を受光するための画像センサと、測定光を射出すると共に反射光を前記画像センサに導くための射出手段と、該射出手段を回動させるための回動機構と、前記射出手段の射出方向を検出するための角度検出器を備え、前記光源部と前記画像センサは固定的に設けられ、前記画像センサの出力及び受光時点の前記角度検出器の出力に基づき、中心軸に対する前記反射体の偏差の座標を変換するための演算処理部とからなる位置測定装置。
- 距離測定部を有し、測定光と共に測距光を射出して反射体までの距離を求め、距離と方向から反射体の位置を求める請求項１記載の位置検出装置。
- 画像センサから画像データを記録するための記憶部を有する請求項１記載の位置測定装置。
- 画像センサから画像データを得るとき、前記画像センサ受光時点の前記角度検出器の出力に基づき画像データの座標を変換する請求項３記載の位置測定装置。
- 画像センサは、光軸中心との偏差を検出する第１の受光センサと、該第１の受光センサと異なる範囲を検出する第２の受光センサとを有する請求項３記載の位置測定装置。
- 記録する画像データが重なる予め決められた回動角で記録し、その画像データを連続的に配列された画像に形成する請求項５記載の位置検出装置。
- 第１の画像センサから得る画像データと、第２の画像センサから得る画像データとが、位置的に関連付けられている請求項５記載の位置検出装置。
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