JP2009229223A - 測量装置及び測量システム - Google Patents

Abstract

【課題】
多点を同時に測定するマルチ測定が可能であると共に、ワンマン測定を可能にし、更に高精度の測定を可能とする測量装置を提供する。
【解決手段】
測距光を水平方向に偏向して回転照射する回動部５３，５６，６１と、前記測距光の上下方向の広がり角を大きくする少なくとも１つの拡張部材６２と、該拡張部材を測距光軸中に挿脱可能とする拡張部材挿脱手段とを具備する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、１人又は複数の測量作業者の共同作業により測量を行う場合の測量装置及び測量システムに関するものである。

土木工事、例えば道路工事等に伴う測量では、道路両側位置測定、高低差の測定、道路幅の測定等があり、複数の測定点を並行して測定する為、測量作業は複数人の測量作業者による共同作業となる。

複数の測定点を同時に測定可能とした測量装置として特許文献１に示されるものがある。

特許文献１（特開２００６−３３７３０２号公報）の測量装置は、少なくとも１が傾斜した３以上の扇状レーザ光線から成る基準面形成用レーザ光線を回転照射し、基準面を形成すると共に測定対象物側の受光部が複数の扇状レーザ光線を受光する時間差で、仰角を測定し、又測定対象物からの反射レーザ光線を受光し、その時の扇状レーザ光線の照射方向から水平角を測定する。又、前記測量装置は、上下に広がる測距光を回転照射し、測定対象物からの反射測距光を受光して測定対象物迄の光波距離測定を行う。又、測定対象物の上下方向の位置は、仰角と測距距離に基づき演算され、測定対象物の３次元の位置測定が行われる。

前記測量装置は、上下に広がりを有する扇状レーザ光線、測距光を回転照射することで扇状レーザ光線、測距光の照射範囲内に存在する測定対象物、即ち水平方向では全周、上下方向では両レーザ光線の上下の広がりの範囲にある複数の測定対象物を同時に測定（マルチ測定）することができる。

前記測量装置では、上下に広がりを有する測距光を回転照射し、測定対象物からの反射光を受光して光波距離測定を行っているので、測距光の光強度が小さくなり、ノイズ光の影響を受け易くなり、測定精度が低下し易い。更に、測距光を高速で回転しているので、１回の測定時間が短く、平均化する測距データも少ないので、測定精度が高められない。更に、測定精度を高めるには多数回の回転照射が必要となり、測定時間が長くなり、作業性が低下する。

更に、測距光が上下に広がっているので、測距距離が大きくなると、受光強度の低下が大きく、測距可能距離を拡大することができない等の問題を有していた。

尚、高精度で測定点の測定が可能なものとしてトータルステーションがあり、トータルステーションでは追尾機能を有し、例えば測設作業の様に測量作業者が測定対象物（プリズム）を測定点毎に移動し、トータルステーションは測定対象物を追尾して測定点毎に測定を行っている。

追尾機能を有するトータルステーションでは、１人作業（ワンマン測定）が可能であり、高精度の測定が可能であり、又測定作業性も優れているが、多点を同時に測定することができないので、多点を並行して測定することが必要な場合では、著しく作業性が低下する。

尚、少なくとも１が傾斜した２以上の扇状レーザ光線を回転照射して水平基準面を形成し、前記傾斜した扇状レーザ光線の傾斜角より前記水平基準面に対する仰角を求めることについては、特許文献２に示されている。

特開２００６−３３７３０２号公報

特開２００４−２１２０５８号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、多点を同時に測定するマルチ測定が可能であると共に、ワンマン作業を可能にし、更に高精度の測定を可能とする測量装置及び測量システムを提供するものである。

本発明は、測距光を水平方向に偏向して回転照射する回動部と、前記測距光の上下方向の広がり角を大きくする少なくとも１つの拡張部材と、該拡張部材を測距光軸中に挿脱可能とする拡張部材挿脱手段とを具備する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記回動部が前記測距光軸を水平方向に偏向する高低回動ミラーを有し、該高低回動ミラーは水平軸心を中心に回動可能であり、又前記高低回動ミラーは複数の反射面を有し、少なくとも１つの前記拡張部材が前記高低回動ミラーの一面に対向し該高低回動ミラーと一体に回転する様に設けられ、前記高低回動ミラーの一面で前記測距光軸が偏向される場合は前記測距光は前記拡張部材を透過する様構成した測量装置に係り、又前記回動部が前記測距光軸を水平方向に偏向する高低回動ミラーを有し、前記測距光は該測距光を透過する少なくとも１つの前記拡張部材が設けられた光路を通して照射される様構成した測量装置に係り、前記高低回動ミラーが水平軸を中心に回動され、前記測距光が照射される光路が選択される測量装置に係り、更に又前記高低回動ミラーに対して前記拡張部材は拡張部材保持部により保持され、該拡張部材保持部が高低軸心を中心に回転され、前記測距光が照射される光路が選択される測量装置に係るものである。

又本発明は、測距光を発する光源と、該光源からの前記測距光を測定対象物が存在する空間にスポット光測距光、又は扇状測距光として照射する測距光照射部と、少なくとも１が傾斜した２以上の扇状ビームを回転照射する扇状ビーム回転照射部と、前記扇状ビーム、又は前記測距光の照射方向の水平角を検出する水平角検出部と、前記スポット光測距光の照射方向の高低角を検出する、又は扇状ビーム受光部によって高低角を検出する高低角検出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光して前記測定対象物迄の測距を行う測距部と、前記測定対象物からの前記扇状ビームの反射光を受光する反射扇状ビーム受光部と、前記測距光照射部から照射される前記スポット光測距光、又は扇状測距光のいずれかを選択する測距光切換え部と、前記測距部の測距結果、前記水平角検出部の検出結果、前記高低角検出部の検出結果を基に前記測定対象物の３次元位置を演算する演算部とを具備した測量装置に係り、又前記照射光切換え部は、前記測距光の上下方向の広がり角を大きくする拡張部材と、該拡張部材を測距光軸中に挿脱可能とする拡張部材挿脱手段とを有する測量装置に係り、又前記拡張部材は、レンチキュラーレンズである測量装置に係り、又前記拡張部材は、グレーティング部材である測量装置に係り、又前記拡張部材が脱状態の際は、前記高低回動ミラーが更に上下に回動して測距光軸を偏向する測量装置に係り、更に又前記拡張部材が、前記測距光の上下方向の広がり角が異なる複数の拡張部材から選択可能である測量装置に係るものである。

又本発明は、スポット光測距光又は扇状測距光を測定対象物に向けて照射する測距光照射部と、該測距光照射部による照射方向を検出する測距光照射方向検出部と、前記測定対象物から反射された前記スポット光測距光又は前記扇状測距光を受光する測距光受光部と、少なくとも１が傾いた２以上の扇状ビームを回転照射する扇状ビーム回転照射部と、前記扇状ビームの照射方向を検出する扇状ビーム照射方向検出部と、第１通信部と、前記スポット光測距光と前記扇状測距光とを切換える測距光切換え部と、演算部とを有する測量装置と、前記測距光照射部から照射される測距光を反射する反射体と、前記扇状ビーム回転照射部からの前記扇状ビームを受光する扇状ビーム受光部と、該扇状ビーム受光部からの信号を含む信号を前記第１通信部と通信する第２通信部とを有する測定対象物とを具備する測量システムであって、前記演算部は、前記スポット光測距光が選択された場合は、前記測距光照射方向検出部と、前記測距光受光部からの信号に基づき前記測定対象物の３次元位置を演算し、前記扇状測距光が選択された場合は、前記扇状ビーム照射方向検出部又は／及び前記測距光照射方向検出部と、前記測距光受光部と、前記第１通信部で受信した前記第２通信部からの信号に基づき前記測定対象物の３次元位置を演算する測量システムに係るものである。

又本発明は、前記照射光切換え部は、前記測距光の上下方向の広がり角を大きくする拡張部材と、該拡張部材を測距光軸中に挿脱可能とする拡張部材挿脱手段とを有する測量システムに係り、又前記拡張部材は、レンチキュラーレンズである測量システムに係り、更に又前記拡張部材は、グレーティング部材である測量システムに係るものである。

本発明によれば、測距光を水平方向に偏向して回転照射する回動部と、前記測距光の上下方向の広がり角を大きくする少なくとも１つの拡張部材と、該拡張部材を測距光軸中に挿脱可能とする拡張部材挿脱手段とを具備するので、測距光として上下方向の広がり角を有する扇状測距光と平行光のスポット光測距光と、或は広がり角の異なる扇状測距光とを選択して照射でき、光波測定の態様の選択が可能となり、測量装置の汎用性が増大する。

又本発明によれば、前記回動部が前記測距光軸を水平方向に偏向する高低回動ミラーを有し、該高低回動ミラーは水平軸心を中心に回動可能であり、又前記高低回動ミラーは複数の反射面を有し、少なくとも１つの前記拡張部材が前記高低回動ミラーの一面に対向し該高低回動ミラーと一体に回転する様に設けられ、前記高低回動ミラーの一面で前記測距光軸が偏向される場合は前記測距光は前記拡張部材を透過する様構成しているので、簡単な構造で測距光として上下方向の広がり角を有する扇状測距光と平行光のスポット光測距光と、或は広がり角の異なる扇状測距光とを選択して照射できる。

又本発明によれば、前記回動部が前記測距光軸を水平方向に偏向する高低回動ミラーを有し、前記測距光は該測距光を透過する少なくとも１つの前記拡張部材が設けられた光路を通して照射される様構成したので、簡単な構造で測距光として上下方向の広がり角を有する扇状測距光と平行光のスポット光測距光と、或は広がり角の異なる扇状測距光とを選択して照射できる。

又本発明によれば、測距光を発する光源と、該光源からの前記測距光を測定対象物が存在する空間にスポット光測距光、又は扇状測距光として照射する測距光照射部と、少なくとも１が傾斜した２以上の扇状ビームを回転照射する扇状ビーム回転照射部と、前記扇状ビーム、又は前記測距光の照射方向の水平角を検出する水平角検出部と、前記スポット光測距光の照射方向の高低角を検出する、又は扇状ビーム受光部によって高低角を検出する高低角検出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光して前記測定対象物迄の測距を行う測距部と、前記測定対象物からの前記扇状ビームの反射光を受光する反射扇状ビーム受光部と、前記測距光照射部から照射される前記スポット光測距光、又は扇状測距光のいずれかを選択する測距光切換え部と、前記測距部の測距結果、前記水平角検出部の検出結果、前記高低角検出部の検出結果を基に前記測定対象物の３次元位置を演算する演算部とを具備したので、光波測定の態様の選択が可能となり、測量装置の汎用性が増大する。

又本発明によれば、前記照射光切換え部は、前記測距光の上下方向の広がり角を大きくする拡張部材と、該拡張部材を測距光軸中に挿脱可能とする拡張部材挿脱手段とを有するので、簡単な構造で測距光として上下方向の広がり角を有する扇状測距光と平行光のスポット光測距光と、或は広がり角の異なる扇状測距光とを選択して照射できる。

又本発明によれば、スポット光測距光又は扇状測距光を測定対象物に向けて照射する測距光照射部と、該測距光照射部による照射方向を検出する測距光照射方向検出部と、前記測定対象物から反射された前記スポット光測距光又は前記扇状測距光を受光する測距光受光部と、少なくとも１が傾いた２以上の扇状ビームを回転照射する扇状ビーム回転照射部と、前記扇状ビームの照射方向を検出する扇状ビーム照射方向検出部と、第１通信部と、前記スポット光測距光と前記扇状測距光とを切換える測距光切換え部と、演算部とを有する測量装置と、前記測距光照射部から照射される測距光を反射する反射体と、前記扇状ビーム回転照射部からの前記扇状ビームを受光する扇状ビーム受光部と、該扇状ビーム受光部からの信号を含む信号を前記第１通信部と通信する第２通信部とを有する測定対象物とを具備する測量システムであって、前記演算部は、前記スポット光測距光が選択された場合は、前記測距光照射方向検出部と、前記測距光受光部からの信号に基づき前記測定対象物の３次元位置を演算し、前記扇状測距光が選択された場合は、前記扇状ビーム照射方向検出部又は／及び前記測距光照射方向検出部と、前記測距光受光部と、前記第１通信部で受信した前記第２通信部からの信号に基づき前記測定対象物の３次元位置を演算するので、光波測定の態様の選択が可能となり、測量システムの汎用性が増大する。

更に又本発明によれば、前記照射光切換え部は、前記測距光の上下方向の広がり角を大きくする拡張部材と、該拡張部材を測距光軸中に挿脱可能とする拡張部材挿脱手段とを有するので、簡単な構造で測距光として上下方向の広がり角を有する扇状測距光と平行光のスポット光測距光と、或は広がり角の異なる扇状測距光とを選択して照射できるという優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

先ず、図１、図２により本発明の実施の形態に於ける測量システムの概要を説明する。

該測量システムは、測量装置１と少なくとも１つの受光装置７とを具備しており、前記測量装置１と前記受光装置７は通信手段により、相互にデータの授受が可能となっている。

図１は、前記測量装置１と複数の測定対象物２により、マルチ測定を行う場合を示している。

前記測量装置１は、三脚８を介して既知点に設置され、基準面形成用レーザ光線５を定速で回転照射すると共に、測距光６を回転照射可能である。前記測定対象物２は、反射プリズムを含む前記受光装置７、ポール１０を有し、前記受光装置７は前記ポール１０の既知の高さに設けられている。前記受光装置７は、前記測量装置１から照射されるレーザ光線を受光すると共に前記測量装置１に対してレーザ光線を反射する。

前記測量装置１は、前記受光装置７から反射される前記測距光６を受光することで複数箇所の前記受光装置７迄の距離を測定可能としている。

基準面形成部３は、少なくとも１が傾斜した２以上の扇状レーザ光線から成る前記基準面形成用レーザ光線５（図中では３つの扇状レーザ光線で構成され光束断面がＮ字状となっている（以下省略する場合は、扇状ビームと称す））を定速で回転照射して水平基準面を形成する。

前記基準面形成用レーザ光線５を回転照射し、前記受光装置７が２以上の扇状レーザ光線を受光した場合の受光時の時間差を求めることで、該時間差と前記傾斜した扇状レーザ光線の傾斜角より前記測量装置１を中心とした前記水平基準面に対する仰角を求めることができる。又、仰角を基に傾斜基準面の設定が可能である。又前記測量装置１は前記受光装置７から仰角を受信すると共に、受信した時刻から、扇状レーザ光線の射出方向をエンコーダにより算出し、受信した仰角データを合わせて、受光装置７の水平角を算出する。尚、前記測量装置１の測定対象物２からの反射光の受光時間により仰角、水平角を演算してもよい。

測距光照射部４は前記測距光６を回転照射する。該測距光６は上下に広がりを有する扇状測距光６ａ、又は小径の略平行光束であるスポット光測距光６ｂであり、いずれか一方が選択して照射される様になっている。

前記扇状測距光６ａが照射される場合は、広がりの範囲内にある前記測定対象物２からの反射測距光を受光して、前記測定対象物２迄の距離測定を行う。前記扇状測距光６ａが回転照射されることで、複数の前記測定対象物２についての距離測定を同時に行うことができる。又、前記基準面形成用レーザ光線５によって測定された仰角と、前記扇状測距光６ａによって測定された距離とで各前記測定対象物２について高さ方向の位置が測定できる。

図２は、ワンマン測定を行う場合を示している。ワンマン測定を行う場合は、前記測距光照射部４からは前記スポット光測距光６ｂが照射される。

先ず、前記測量装置１から前記基準面形成用レーザ光線５を回転照射する。前記受光装置７は２以上の扇状レーザ光線の受光時間差により仰角を測定し、測定結果が前記測量装置１に送信される。前記測量装置１は前記受光装置７から仰角を受信すると共に受信した時刻から、扇状レーザ光線の射出方向をエンコーダにより算出し、受信した仰角データを合わせて、前記受光装置７の水平角を算出する。尚、前記測量装置１の測定対象物２からの反射光の受光時間により仰角、水平角を演算してもよい。

水平角と、仰角により、前記測量装置１から前記受光装置７の方向が分り、その方向にスポット光測距光６ｂを射出する。この時の測距光はビーム径が小さく、略平行なレーザ光線となっている。前記スポット光測距光６ｂが前記受光装置７を照射し、該受光装置７からの反射測距光が前記測量装置１に受光されると、前記基準面形成用レーザ光線５の回転照射は停止され、追尾による測定が開始される。

尚、前記基準面形成用レーザ光線５により前記測定対象物２が検出できなかった場合は、前記扇状測距光６ａ、又は前記スポット光測距光６ｂを連続発光させ、上下方向に動かしながら回転照射し、前記測定対象物２の探索を行ってもよい。

ワンマン測定では、前記測距光６の径は小さく、光強度は大きいので、ノイズ光の影響は小さく、遠距離迄の距離測定が可能である。又、前記受光装置７を追尾しながらの測定であるので測定時間は充分とれ、測定精度は高い。

上記した様に、本発明では、マルチ測定の場合は上下に広がり角を有する前記扇状測距光６ａが照射され、ワンマン測定の場合はビーム径が小さく広がりが少ない前記スポット光測距光６ｂが照射される。

図３〜図５に於いて、マルチ測定の場合とワンマン測定の場合で、異なるビーム形状の前記測距光６を選択して照射可能な測量装置を説明する。

前記測量装置１は、整準部１１及び該整準部１１を介して三脚８に取付けられる本体部１２、該本体部１２に回転自在に設けられた回動部１３から主に構成されている。

前記整準部１１は前記測量装置１の整準を行うと共に、垂直下方に射出するポイントレーザ射出部１４を有し、ポイントレーザ光線が照射する地表のポイントによって前記測量装置１の設置位置が分る様になっている。

前記本体部１２には測距部１５、測距光学部１６、高低回転軸傾斜検出部１７、チルトセンサ１８、本体制御部１９、通信部２１、電源部２２等が収納されている。

前記測距部１５は、測距光光源（図示せず）、追尾光光源（図示せず）を有し、前記測距光６を第１グラスファイバ２４を介し前記測距光学部１６より射出し、又追尾光２５を第２グラスファイバ２６を介し前記測距光学部１６より射出する様になっており、又測定対象物２から反射された反射測距光６′は前記測距光学部１６を介して受光され、第３グラスファイバ２７によって前記測距部１５に導かれる様になっている。

該測距部１５は、前記反射測距光６′と前記測距光６を分割して得られた内部参照光（図示せず）との比較により距離測定を行う。

前記チルトセンサ１８によって前記本体部１２の傾斜が検出される。前記回動部１３の下端には反射鏡である回転リング２８が設けられ、前記高低回転軸傾斜検出部１７は前記回転リング２８に対向して設けられている。

前記高低回転軸傾斜検出部１７は、前記回転リング２８に検出光を照射すると共に前記回転リング２８で反射された検出光を受光センサ２９によって受光し、該受光センサ２９上での検出光の受光位置のずれによって前記回転リング２８の傾き、即ち前記回動部１３の回転軸心の傾きを検出する様になっている。

前記回転リング２８は水平角検出エンコーダ３１のパターンリングを兼ねており、パターン検出部３２からの信号により、水平角が検出される。尚、前記水平角検出エンコーダ３１は基準点を有しており、該基準点からの角度が検出可能なアブソリュートエンコーダとなっている。

前記測距光学部１６について、図５を参照して説明する。

図５中、３０は測距光軸であり、前記回動部１３の回転軸心と合致している。前記測距光軸３０上に集光レンズ３６、ミラー３５、ビームスプリッタ３７が配設され、該ビームスプリッタ３７からの反射光軸４７上には集光レンズ４３、追尾光受光センサ４４が配設され、前記ビームスプリッタ３７の透過光軸４８上には集光レンズ４５、画像受光センサ４６が配設される。

前記測距光６はミラー３３ａにより反射され、又前記追尾光２５はミラー３３ｂにより前記測距光６と同一光路上に反射される。前記測距光６と前記追尾光２５とは波長が異なっており、前記ミラー３３ａは前記測距光６を透過し、前記追尾光２５を反射する様に反射膜が形成されている。

前記測距光６、前記追尾光２５はミラー３４とミラー３５によって偏向され、前記測距光軸３０に照射される。前記測距光６、前記追尾光２５は集光レンズ３６によって、平行光束され、前記回動部１３を介して水平方向に偏向され、照射される。

測定対象物２で反射された反射測距光６′は、前記回動部１３を介して前記測距光学部１６に入射し、前記集光レンズ３６により集光され、前記ビームスプリッタ３７の上面反射面３８で反射され、更に前記ミラー３５、ミラー３９によって反射され、前記第３グラスファイバ２７に入射する。

前記上面反射面３８を透過した反射追尾光２５′及び可視光（自然光）４２の内、前記反射追尾光２５′は内部反射面４１で反射され、集光レンズ４３により集光され、追尾光受光センサ４４に受光される。前記可視光４２は、前記内部反射面４１を透過し、集光レンズ４５によって集光され、画像受光センサ４６により受光される。

前記上面反射面３８には、前記反射測距光６′を反射し、前記反射追尾光２５′及び前記可視光４２を透過する様反射膜が形成され、前記内部反射面４１には前記反射追尾光２５′を反射し、前記可視光４２を透過する様反射面が形成されている。

前記追尾光受光センサ４４及び前記画像受光センサ４６は、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の多数の画素（ピクセル）の集合体から成るものが用いられ、各ピクセルの番地（受光素子上の位置）が特定可能であり、各ピクセルの画角が分る様になっている。

而して、前記測距光学部１６により、前記測距光６と前記追尾光２５が前記測距光軸３０に照射され、又、入射される前記反射測距光６′、前記反射追尾光２５′、前記可視光４２を分離して受光可能となっている。

前記本体制御部１９は、前記測距部１５の制御、後述する水平回動モータ５２、高低回動モータ５７等駆動部の制御等を行う。又、測距に前記扇状測距光６ａが選択された場合は、該扇状測距光６ａと共に前記基準面形成用レーザ光線５も同時に照射される様に前記測距部１５を制御し、前記測定対象物２からの測距光６′を受光して測距を行い、前記基準面形成用レーザ光線５が前記測定対象物２を通過する際の扇状光の時間差より仰角を演算し、又水平角を測定して前記測定対象物２の３次元位置を演算する。

又、測距に前記スポット光測距光６ｂが選択された場合は、前記測定対象物２からの反射光の受光、前記水平角検出エンコーダ３１、後述する高低角検出エンコーダ５８による照射方向の水平角の検出、高低角の検出に基づき前記測定対象物２の３次元位置を演算する。

図３により前記回動部１３を説明する。

該回動部１３は、軸受５１，５１を介して前記本体部１２に回転自在に設けられ、水平回動モータ５２によって水平方向に回転される様になっている。

又前記回動部１３は、回転フレーム５３と、該回転フレーム５３の上側に設けられた前記基準面形成部３と、水平回転軸傾斜検出部５４とを有し、該水平回転軸傾斜検出部５４、前記基準面形成部３及び前記回転フレーム５３を覆い該回転フレーム５３と一体化された回動部カバー５０とを有している。尚、図中４９は、給電リング４９であり、該給電リング４９を介して前記本体部１２側から前記回動部１３側に電力が供給される。

前記回転フレーム５３に水平回転軸５５を中心に高低回動ミラー５６が回転自在に設けられ、前記水平回転軸５５の一端には高低回動モータ５７が設けられ、前記水平回転軸５５の他端には高低角検出エンコーダ５８が設けられている。

該高低角検出エンコーダ５８のパターンリング５９は前記回転リング２８と同様に反射鏡となっており、該回転リング２８と前記水平回転軸傾斜検出部５４とは対向した配置となっており、該水平回転軸傾斜検出部５４から射出された検出光が前記パターンリング５９で反射され、前記水平回転軸傾斜検出部５４で受光され、受光位置のずれで前記水平回転軸５５の傾斜を検出する。尚、前記高低角検出エンコーダ５８は、基準点を有しており、基準点からの高低角が検出可能なアブソリュートエンコーダとなっている。

図４を参照して前記高低回動ミラー５６及び該高低回動ミラー５６に設けられたビーム拡張部材について説明する。

前記高低回動ミラー５６は両面が反射面となっており、ミラーホルダ６１に保持され、該ミラーホルダ６１が前記水平回転軸５５を介して前記回転フレーム５３に回転自在に設けられている。前記高低回動ミラー５６の基準位置は、鉛直な前記測距光軸３０に対して４５°傾斜した位置であり、該測距光軸３０を高低方向から水平方向の測距光軸３０ａに偏向する。

又、前記ミラーホルダ６１には前記測距光６の上下方向の広がり角を拡張する拡張部材６２が保持されており、該拡張部材６２は前記高低回動ミラー５６の一面に対向し、又対向する一面に対して４５°傾斜している。従って、前記拡張部材６２は偏向された前記測距光軸３０に対して垂直となっている。

前記拡張部材６２としては、例えば、レンチキュラーレンズ或はグレーティング部材が用いられる。

前記高低回動ミラー５６の基準位置から前記高低回動モータ５７により前記水平回転軸５５を介して前記高低回動ミラー５６を高低方向に回動することで照射する前記測距光６の高低角を変更でき、又この時の高低角は前記高低角検出エンコーダ５８によって検出される（図３参照）。

図６を参照して基準面形成部３について説明する。

該基準面形成部３は、扇状レーザ光線発光部６３と該扇状レーザ光線発光部６３を回転可能に支持する機構部によって構成される。該機構部は回転自在に支持された前記回転フレーム５３及び前記水平回動モータ５２を含む。又、前記基準面形成用レーザ光線５の照射方向（水平角）は前記水平角検出エンコーダ３１によって検出される。又、前記基準面形成用レーザ光線５が前記測定対象物２で反射された反射光は、前記測距光学部１６を介して受光センサによって受光される。受光センサとしては、例えば前記追尾光受光センサ４４が用いられる。該追尾光受光センサ４４が前記基準面形成用レーザ光線５の反射光を受光した時点での前記水平角検出エンコーダ３１の水平角を検出することで、前記測量装置１を基準とした前記測定対象物２の水平角を測定することができる。

前記扇状レーザ光線発光部６３は、基準面形成用レーザ光線発光源６４、例えばＬＤ、分割プリズム６５，６６，６７、及び該分割プリズム６５，６６，６７の射出面に設けられた光束断面整形部材６８，６９，７０を具備している。ここで前記光束断面整形部材６８，６９，７０としては、シリンドリカルレンズ、回析格子等が用いられる。前記扇状レーザ光線発光部６３から発せられるレーザ光線が前記分割プリズム６５，６６，６７によって３分割され、更に前記光束断面整形部材６８，６９，７０によって上下方向に断面長軸を有する楕円の光束断面に整形され、又３本の断面長軸は互いに既知の角度で傾斜している。各扇状レーザの光軸は、回転中心Ｏで交わる様に構成されている。

次に、図４を参照して前記受光装置７を説明する。

前記受光装置７はポール１０上の既知の位置に設置され、前記基準面形成用レーザ光線５を受光する為の受光部７２と前記測距光６を反射する為のプリズム７３等の反射体、前記測量装置１の前記通信部２１と通信する為の受光側通信部７４、受光側制御演算部７５、受光側操作部（図示せず）、受光側表示部（図示せず）を主に具備している。

尚、前記通信部２１、前記受光側通信部７４の通信方法としては、無線通信、光通信等が用いられる。

前記受光側制御演算部７５は、前記受光部７２が前記基準面形成用レーザ光線５を受光した場合の扇状レーザ光個々の受光時間差に基づき仰角を演算する。又、前記受光側通信部７４は、演算結果を前記測量装置１に送信可能である。

以下、作動について説明する。

図４は、マルチ測定を行う場合を示しており、前記ミラーホルダ６１の姿勢は、前記拡張部材６２が前記測距光軸３０ａを垂直に遮る状態となっている。

従って、前記測距光６は前記高低回動ミラー５６で水平方向に偏向され、前記拡張部材６２を通過することで、光束断面が上下方向に拡張されて射出される。

又、同時に前記扇状レーザ光線発光部６３から基準面形成用レーザ光線５が射出された状態で、前記水平回動モータ５２が駆動されて、前記基準面形成用レーザ光線５、前記測距光６が回転照射される。

前記基準面形成用レーザ光線５、前記測距光６が上下に広がりを有し、全周回転することで、広範囲の測定が可能となり、照射範囲に位置する複数の測定対象物２の測定が可能となる（図１参照）。尚、複数の測量装置１が同時に使用される場合は、混信しない様、基準面形成用レーザ光線５は異なった変調をしており、受光装置７側で判別可能となっている。

前記プリズム７３からの反射測距光６′を受光し、前記測距部１５で測距が行われ、又前記測距光６′を受光した時点の前記水平角検出エンコーダ３１の角度を検出することで水平角の測定が行われ、更に前記受光装置７で測定された仰角が前記受光側通信部７４から送信されることで、前記測定対象物２に対する仰角が得られ、又測距結果と仰角で前記測定対象物２の高さが分る。従って、各前記測定対象物２の３次元データが測定できる。

図７は、ワンマン測定を行う場合を示している。

マルチ測定からワンマン測定に移行する場合、前記高低回動モータ５７を駆動して前記ミラーホルダ６１を前記水平回転軸５５を中心に９０°回転する。

前記拡張部材６２が前記測距光軸３０ａから外れる。この為、前記測距光６は細いビーム径を有したスポット光として射出される。尚、前記拡張部材６２を前記測距光６の光路から外すには、前記ミラーホルダ６１を１８０°回転してもよい。

先ず、準備として、前記扇状レーザ光線発光部６３より前記基準面形成用レーザ光線５を射出して前記水平回動モータ５２を駆動して、前記基準面形成用レーザ光線５を回転照射する。

前記受光装置７は２以上の扇状レーザ光線の受光時間差により仰角を測定し、測定結果が前記測量装置１に送信される。前記測量装置１は前記受光装置７から仰角を受信すると共に受信した時刻から、扇状レーザ光線の射出方向をエンコーダにより算出し、受信した仰角データを合わせて、前記受光装置７の水平角を算出する。尚、前記測量装置１の測定対象物２からの反射光の受光時間により仰角、水平角を演算してもよい。

前記測距部１５より前記測距光６、追尾光２５が射出され、前記水平回動モータ５２により前記回動部１３が回転され、前記高低回動モータ５７により前記ミラーホルダ６１が回転され、射出方向が前記測定対象物２に向けられる。

前記追尾光２５が前記測定対象物２を捉え、前記測距光６が前記プリズム７３によって反射されることで、ワンマンによる距離測定が実行される。又、前記測定対象物２が移動した場合も、前記反射追尾光２５′を検出することで追尾される。

前記反射測距光６′を受光した時点の前記水平角検出エンコーダ３１、前記高低角検出エンコーダ５８によって水平角、高低角が測定され、測距結果に基づき前記測定対象物２の高さが求められ、該測定対象物２の３次元データ測定が行われる。

尚、高低角については、前記受光装置７で得られる仰角を利用してもよい。

ワンマン測定の場合、前記測距光６は光強度が大きく、従って遠距離迄の距離測定が可能となる。又、前記測定対象物２を視準して測定する為、測定精度は高い。

図８、図９は他の実施の形態を示している。

該他の実施の形態では、拡張部材６２は回動部カバー５０に設けられる。

該回動部カバー５０の測距光軸３０に関して１８０°の位置に、それぞれ透過部、例えば透過窓７６，７７が設けられる。一方の透過窓７６に前記拡張部材６２が設けられ、他方の透過窓７７には単なるガラス等が設けられる等、前記透過窓７７は光学的作用を有していない。

前記高低回動ミラー５６の反射面が前記拡張部材６２と対向している状態（図８）で、測距光６は前記拡張部材６２を透過し、光束断面は上下方向に拡張され、マルチ測定が可能となる。

次に、前記高低回動ミラー５６を９０°回転させると、反射面は前記透過窓７７に対向し、前記測距光６は前記透過窓７７を透過して射出される。該透過窓７７には前記拡張部材６２がないので、前記測距光６のビーム形状は保持され、小径の光束形状のまま、大きな光強度で射出される。ワンマン測定が可能となり、又遠距離の距離測定が可能となる。

又、他の実施の形態の変形として、拡張部材６２を回動部カバー５０の透過窓７６に設け、回転フレーム５３に対して前記回動部カバー５０を回転可能とする。

前記高低回動ミラー５６を９０°回転させることなく、前記回動部カバー５０を前記回転フレーム５３に対して相対的に回転し、透過窓７６と透過窓７７の位置を変更すれば、マルチ測定用の上下に広がる扇状の測距光６とワンマン測定用のスポット状の測距光６との切換えを行うことができる。

更に、前記拡張部材６２は前記測距光６の光路中に挿脱可能となっていればよく、前記回動部１３に設けることに限定されるものではない。

更に又、マルチ測定で仰角を測定しない場合は、扇状ビームを照射する前記基準面形成部３は省略してもよい。

更に、扇状測距光６ａの広がり角については、異なる複数の広がり角とする為に複数の前記拡張部材６２を設け、距離に応じて前記拡張部材６２を選択し、適切な広がり角を有する前記扇状測距光６ａが照射される構成とすることもできる。

例えば、高低回動ミラー５６が３面の反射面を有し、２つの反射面に対して、広がり特性の異なる拡張部材を設け、前記高低回動ミラー５６の反射面を切替えることで、前記拡張部材を透過する測距光の広がり角が変わる様にする。或は、図８で示される前記回動部カバー５０に透過窓を１２０°の角度ピッチで３箇所設け、更に２つの透過窓に異なる広がり特性を有する拡張部材を設け、高低回動ミラー５６に対して、１２０°毎に相対回転させ、前記測距光が透過する前記拡張部材６２を選択する様にしてもよい。

又、更に拡張部材によって広げられた扇状測距光６ａを、高低回動ミラー５６の駆動により上下方向に回動することもできる。つまり、前記高低回動ミラー５６を高低方向の任意の位置に停止することにより、前記扇状測距光６ａの射出方向（指向性）を変更することができる。

これにより、基準面形成用レーザ光線５の広がり角に比べて狭い広がり角の扇状測距光６ａを用いた場合にも、前記基準面形成用レーザ光線５を用いて検出される高低角の範囲について距離測定を可能とし、前記扇状測距光６ａの広がり角を小さくできることでより長距離の距離測定を行うことができる。

本発明の実施の形態を示し、マルチ測定が行われている場合の概略図である。 本発明の実施の形態を示し、ワンマン測定が行われている場合の概略図である。 本発明に係る測量装置を示す概略構成図である。 本発明に係る測量装置の回動部分を示す部分図である。 前記測量装置の測距光学部の概略構成図である。 図３のＡ矢視図であり、前記測量装置の基準面形成部の概略構成図である。 前記測量装置でワンマン測定が行われる状態の回動部分を示す部分図である。 本発明の他の実施の形態を示し、マルチ測定が行われる場合の回動部分を示す部分図である。 本発明の他の実施の形態を示し、ワンマン測定が行われる場合の回動部分を示す部分図である。

符号の説明

１ 測量装置
２ 測定対象物
３ 基準面形成部
４ 測距光照射部
５ 基準面形成用レーザ光線
６ 測距光
７ 受光装置
１１ 整準部
１２ 本体部
１３ 回動部
１５ 測距部
１６ 測距光学部
１７ 高低回転軸傾斜検出部
１８ チルトセンサ
１９ 本体制御部
２１ 通信部
２２ 電源部
２５ 追尾光
２９ 受光センサ
３０ 測距光軸
３１ 水平角検出エンコーダ
３７ ビームスプリッタ
４４ 追尾光受光センサ
４６ 画像受光センサ
５０ 回動部カバー
５２ 水平回動モータ
５３ 回転フレーム
５４ 水平回転軸傾斜検出部
５６ 高低回動ミラー
５７ 高低回動モータ
５８ 高低角検出エンコーダ
６２ 拡張部材
６３ 扇状レーザ光線発光部
７３ プリズム
７４ 受光側通信部
７５ 受光側制御演算部

Claims (15)

1. 測距光を水平方向に偏向して回転照射する回動部と、前記測距光の上下方向の広がり角を大きくする少なくとも１つの拡張部材と、該拡張部材を測距光軸中に挿脱可能とする拡張部材挿脱手段とを具備することを特徴とする測量装置。
2. 前記回動部が前記測距光軸を水平方向に偏向する高低回動ミラーを有し、該高低回動ミラーは水平軸心を中心に回動可能であり、又前記高低回動ミラーは複数の反射面を有し、少なくとも１つの前記拡張部材が前記高低回動ミラーの一面に対向し該高低回動ミラーと一体に回転する様に設けられ、前記高低回動ミラーの一面で前記測距光軸が偏向される場合は前記測距光は前記拡張部材を透過する様構成した請求項１の測量装置。
3. 前記回動部が前記測距光軸を水平方向に偏向する高低回動ミラーを有し、前記測距光は該測距光を透過する少なくとも１つの前記拡張部材が設けられた光路を通して照射される様構成した請求項１の測量装置。
4. 前記高低回動ミラーが水平軸を中心に回動され、前記測距光が照射される光路が選択される請求項３の測量装置。
5. 前記高低回動ミラーに対して前記拡張部材は拡張部材保持部により保持され、該拡張部材保持部が高低軸心を中心に回転され、前記測距光が照射される光路が選択される請求項３の測量装置。
6. 測距光を発する光源と、該光源からの前記測距光を測定対象物が存在する空間にスポット光測距光、又は扇状測距光として照射する測距光照射部と、少なくとも１が傾斜した２以上の扇状ビームを回転照射する扇状ビーム回転照射部と、前記扇状ビーム、又は前記測距光の照射方向の水平角を検出する水平角検出部と、前記スポット光測距光の照射方向の高低角を検出する、又は扇状ビーム受光部によって高低角を検出する高低角検出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光して前記測定対象物迄の測距を行う測距部と、前記測定対象物からの前記扇状ビームの反射光を受光する反射扇状ビーム受光部と、前記測距光照射部から照射される前記スポット光測距光、又は扇状測距光のいずれかを選択する測距光切換え部と、前記測距部の測距結果、前記水平角検出部の検出結果、前記高低角検出部の検出結果を基に前記測定対象物の３次元位置を演算する演算部とを具備したことを特徴とする測量装置。
7. 前記照射光切換え部は、前記測距光の上下方向の広がり角を大きくする拡張部材と、該拡張部材を測距光軸中に挿脱可能とする拡張部材挿脱手段とを有する請求項６の測量装置。
8. 前記拡張部材は、レンチキュラーレンズである請求項１〜請求項３、請求項７のいずれか１つの測量装置。
9. 前記拡張部材は、グレーティング部材である請求項１〜請求項３、請求項７のいずれか１つの測量装置。
10. 前記拡張部材が脱状態の際は、前記高低回動ミラーが更に上下に回動して測距光軸を偏向する請求項２又は請求項３の測量装置。
11. 前記拡張部材が、前記測距光の上下方向の広がり角が異なる複数の拡張部材から選択可能である請求項２又は請求項３の測量装置。
12. スポット光測距光又は扇状測距光を測定対象物に向けて照射する測距光照射部と、該測距光照射部による照射方向を検出する測距光照射方向検出部と、前記測定対象物から反射された前記スポット光測距光又は前記扇状測距光を受光する測距光受光部と、少なくとも１が傾いた２以上の扇状ビームを回転照射する扇状ビーム回転照射部と、前記扇状ビームの照射方向を検出する扇状ビーム照射方向検出部と、第１通信部と、前記スポット光測距光と前記扇状測距光とを切換える測距光切換え部と、演算部とを有する測量装置と、前記測距光照射部から照射される測距光を反射する反射体と、前記扇状ビーム回転照射部からの前記扇状ビームを受光する扇状ビーム受光部と、該扇状ビーム受光部からの信号を含む信号を前記第１通信部と通信する第２通信部とを有する測定対象物とを具備する測量システムであって、前記演算部は、前記スポット光測距光が選択された場合は、前記測距光照射方向検出部と、前記測距光受光部からの信号に基づき前記測定対象物の３次元位置を演算し、前記扇状測距光が選択された場合は、前記扇状ビーム照射方向検出部又は／及び前記測距光照射方向検出部と、前記測距光受光部と、前記第１通信部で受信した前記第２通信部からの信号に基づき前記測定対象物の３次元位置を演算することを特徴とする測量システム。
13. 前記照射光切換え部は、前記測距光の上下方向の広がり角を大きくする拡張部材と、該拡張部材を測距光軸中に挿脱可能とする拡張部材挿脱手段とを有する請求項１２の測量システム。
14. 前記拡張部材は、レンチキュラーレンズである請求項１２の測量システム。
15. 前記拡張部材は、グレーティング部材である請求項１２の測量システム。

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