JP2012093245A - レーザ測量機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便に点群データ取得の高速化を可能にするレーザ測量機を提供する。
【解決手段】異なる波長のパルス測距光１０ａ，１０ｂを発する複数の発光源８ａ，８ｂを有する光源部２と、各波長毎に時分割して発光させるパルス駆動部９と、前記複数の波長のパルス測距光１０ａ，１０ｂを光軸１３上に射出する投光部３と、前記光軸１３上に設けられ、前記パルス測距光１０ａ，１０ｂの各波長のみを反射する反射面を複数有し、前記パルス測距光１０ａ，１０ｂを波長毎に分割して測定対象物に向ける様偏向する偏向部材１１と、前記測定対象物からの反射測距光１０ａ’，１０ｂ’を受光する１つの受光素子１２とを有し、該受光素子１２からの受光信号２４から各パルス測距光１０ａ，１０ｂ毎に測距を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は測定対象物について多点を高速で測定し、点群データを取得する為のレーザ測量機に関するものである。

測定対象物の３次元データを取得する為に、測定対象物について点群データを取得することが行われる。点群データを取得する測定装置の１つとしてレーザスキャナが有る。例えば、特許文献１には、水平軸を中心に高低方向に回転すると共に鉛直軸を中心に水平方向に回転する偏向ミラーと、前記鉛直軸と合致した光軸を有し、該光軸上にパルス測距光を射出する投光光学系を具備するレーザスキャナが開示されている。

該レーザスキャナでは、投光光学系から射出されたパルス測距光を前記偏向ミラーによって高低方向に所定の角度で往復走査させ、又前記偏向ミラーを回転させることで全周方向にパルス測距光を照射し、又パルス測距光の反射光を受光して各パルス測距光毎に測距を行い、全周方向についての点群データを取得する。

又、レーザスキャナは、撮像装置と共に自動車等の移動体に搭載され、移動しつつ画像と点群データを取得することで、３次元データ付画像が取得される。又、より精密で、よりリアルなモデリングを可能とする為、点群データの高密度化が求められる。

或は、測定時に自動車等の障害物がレーザを遮る等測定に障害を生じることがある等を考慮すると、点群データ取得の一層の高速化が要求されている。

現在の点群データ取得の高速化の要請に対しては、パルス発光する発光ダイオードの発光周波数の増大、パルスレーザを走査する偏向ミラーの高速回転化によって対応している。

然し乍ら、発光ダイオードの発光負荷率による発光周波数の増大の限界、偏向ミラーの軽量化、駆動モータの高速化の限界等から高速化の要請に充分対応できているとは言えない。更に、高速化の対応には高品質の発光ダイオードを必要とすると共に偏向ミラーの駆動機構の高速化への対応等、コストの増大が障害となっている。

特開２００８−７６３０３号公報 特開２００４−３６１３１５号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、簡便に点群データ取得の高速化を可能にするレーザ測量機を提供するものである。

本発明は、異なる波長のパルス測距光を発する複数の発光源を有する光源部と、各波長毎に時分割して発光させるパルス駆動部と、前記複数の波長のパルス測距光を光軸上に射出する投光部と、前記光軸上に設けられ、前記パルス測距光の各波長のみを反射する反射面を複数有し、前記パルス測距光を波長毎に分割して測定対象物に向ける様偏向する偏向部材と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する１つの受光素子とを有し、該受光素子からの受光信号から各パルス測距光毎に測距を行うレーザ測量機に係るものである。

又本発明は、前記偏向部材の複数の反射面は、前記光軸に対して傾斜すると共に反射面相互で傾斜角が異なるレーザ測量機に係るものである。

又本発明は、前記偏向部材の複数の反射面は、水平角が異なる様に前記パルス測距光を分割して偏向するレーザ測量機に係るものである。

又本発明は、前記偏向部材の複数の反射面は、鉛直角が異なる様に前記パルス測距光を分割して偏向するレーザ測量機に係るものである。

又本発明は、前記偏向部材は２つの反射面を有し、該反射面は相互に交差すると共に前記光軸に対して対称に傾斜するレーザ測量機に係るものである。

又本発明は、前記偏向部材が光軸に沿って複数段に設けられ、一方の偏向部材は他方の偏向部材に対して回転した位置にある様に設けられたレーザ測量機に係るものである。

又本発明は、前記偏向部材は４つの反射面を有し、該反射面は相互に交差すると共に各反射面の水平方向の向きが異なる様に形成されたレーザ測量機に係るものである。

又本発明は、前記反射面は平面鏡に形成されたレーザ測量機に係り、又前記反射面はプリズムによって形成されたレーザ測量機に係るものである。

又本発明は、前記偏向部材は光軸を中心に回転可能であり、前記偏向部材の回転角を検出する水平角検出器を有し、該水平角検出器は前記パルス測距光の照射方向を検出すると共に照射方向と測距結果が関連付けられるレーザ測量機に係るものである。

本発明によれば、異なる波長のパルス測距光を発する複数の発光源を有する光源部と、各波長毎に時分割して発光させるパルス駆動部と、前記複数の波長のパルス測距光を光軸上に射出する投光部と、前記光軸上に設けられ、前記パルス測距光の各波長のみを反射する反射面を複数有し、前記パルス測距光を波長毎に分割して測定対象物に向ける様偏向する偏向部材と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する１つの受光素子とを有し、該受光素子からの受光信号から各パルス測距光毎に測距を行うので、発光源１つ当りの発光負荷率を増加させることなく、発光周波数を増加でき、点群データ取得の高速化が可能になる。

又本発明によれば、前記偏向部材の複数の反射面は、前記光軸に対して傾斜すると共に反射面相互で傾斜角が異なるので、方向の異なる複数の測定点を同時に測距できる。

又本発明によれば、前記偏向部材の複数の反射面は、水平角が異なる様に前記パルス測距光を分割して偏向するので、水平角が異なる複数の測定点を同時に測距できる。

又本発明によれば、前記偏向部材の複数の反射面は、鉛直角が異なる様に前記パルス測距光を分割して偏向するので、同方向で高さの異なる複数の測定点を同時に測定できる。

又本発明によれば、前記偏向部材は２つの反射面を有し、該反射面は相互に交差すると共に前記光軸に対して対称に傾斜するので、水平方向が１８０゜異なる測定点を同時に測定することができる。

又本発明によれば、前記偏向部材が光軸に沿って複数段に設けられ、一方の偏向部材は他方の偏向部材に対して回転した位置にある様に設けられたので、反射面を増加させることができ、又発光源１つ当りの発光負荷率を少なくできるので、より多くの測定点を同時に測定することができ、発光周波数を増加でき、点群データ取得の高速化が可能になる。

又本発明によれば、前記偏向部材は光軸を中心に回転可能であり、前記偏向部材の回転角を検出する水平角検出器を有し、該水平角検出器は前記パルス測距光の照射方向を検出すると共に照射方向と測距結果が関連付けられるので、広範囲に亘って高速に点群データを取得することができるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例を示す概略構成図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、受光信号の状態を示す説明図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はパルス測距光の発光状態と受光信号との関係を示す説明図であり、（Ａ）は駆動部の駆動状態、（Ｂ）はパルスレーザダイオードの発光状態、（Ｃ）は共振器から出力される受光信号の状態を示す説明図である。 ２波長のパルス測距光を２方向に分割して偏向する偏向部材の概略斜視図である。 第２の実施例を示し、４波長のパルス測距光を４方向に分割して偏向する投光光学系の概略図である。 第２の実施例に用いられ、パルス測距光を４方向に分割する偏向部材の一例を示す概略斜視図である。 ４波長のパルス測距光を発する光源部の発光タイミングを示す説明図である。 パルス測距光を４方向に分割する偏向部材の他の例を示す説明図である。 前記他の例の偏向部材の分解斜視図である。 偏向部材の更に他の例を示す説明図である。 本実施例に係る測定装置の具体例を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１に於いて、本実施例に係るレーザ測量機１の基本的な構成について説明する。

図１中、２は光源部、３は投光光学系、４は受光光学系、５は内部参照光学系、６は受光部、７は制御部を示している。

前記光源部２は発光源である２つのパルスレーザダイオード（以下ＰＬＤと称す）８ａ，８ｂ及びＰＬＤを個別にパルス発光させる手段であるパルス駆動部９を有し、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂは、光軸上に一列に所定の間隔で配置され、個々のＰＬＤ８ａ，８ｂはそれぞれ前記パルス駆動部９によって駆動され、波長の異なるパルスレーザ光線を発光する様になっている。ここで、例えば前記ＰＬＤ８ａで発せられるパルスレーザ光線の波長は９００ｎｍであり、前記ＰＬＤ８ｂで発せられるパルスレーザ光線の波長は８５０ｎｍである。更に、ここでは、ＰＬＤ８ａに対して直交する方向に射出するＰＬＤ８ｂの光軸を、偏向部材を用いて偏向させ、同一の光軸上に射出させている。

前記投光光学系３の光軸１３上には偏向部材１１が設置され、該偏向部材１１は前記光軸１３を中心として回転可能に設けられている。又、偏向部材１１の支持部にエンコーダ等の角度検出器（図示せず）が設けられ、前記偏向部材１１の回転角が測定される様になっている。

前記偏向部材１１は相互に直交する２つの反射面を有し、２つの反射面は前記光軸１３に対して４５゜傾斜している。又、前記２つの反射面は特定波長のみを反射する波長選択膜が形成されており、１つの反射面は９００ｎｍ±２０ｎｍの波長を反射し、他の波長は透過し、他方の反射面は８５０ｎｍ±２０ｎｍの波長を反射し、他の波長は透過する特性を有している。

前記ＰＬＤ８ａ，８ｂから発せられたパルスレーザ光線は、パルス測距光１０ａ，１０ｂ（以下、パルス測距光と総称する場合はパルス測距光１０とする）として前記光軸１３上にそれぞれ射出される様になっており、前記偏向部材１１により前記パルス測距光１０ａ，１０ｂにそれぞれ分割され、更に前記パルス測距光１０ａ，１０ｂは前記光軸１３に直交する方向に偏向され、偏向された前記パルス測距光１０ａ，１０ｂは測定対象物に向って照射される。又、前記パルス測距光１０ａとパルス測距光１０ｂは前記偏向部材１１を介して１８０゜方向が異なる方向に照射される。

前記偏向部材１１から照射された前記パルス測距光１０ａ，１０ｂは測定対象物で反射され、反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′として前記偏向部材１１に入射され、それぞれ前記光軸１３上に反射される。

前記偏向部材１１で反射された前記反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′（以下、反射パルス測距光を総称する場合は、反射パルス測距光１０′とする）は、更に反射ミラー１５によって偏向され、受光素子１２に受光される。

前記パルス測距光１０の１部はハーフミラー１４によって反射され、反射された一部は内部参照光１６として前記受光素子１２に受光される。

ここで、前記ハーフミラー１４及び該ハーフミラー１４で反射された前記内部参照光１６を前記受光素子１２に導く光学部材（図示せず）は、前記内部参照光学系５を構成する。

前記制御部７は演算部１７、発振器１８、カウンタ１９、タイミング発生器２１、共振器２２、信号処理器２３を有している。

前記発振器１８から発せられたクロック信号は、前記タイミング発生器２１、前記カウンタ１９、前記信号処理器２３に入力される。

前記タイミング発生器２１は、前記発振器１８からのクロック信号を基に前記ＰＬＤ８ａ，８ｂの発光タイミングを決定し、前記パルス駆動部９にタイミング信号を発する。該パルス駆動部９は、前記タイミング信号を基に前記ＰＬＤ８ａ，８ｂを所定の時間間隔で時分割し発光させる。尚、この時間間隔は、パルス測距光が測定対象物迄の距離を往復する時間より長く設定されている。

前記受光素子１２が前記反射パルス測距光１０′を検出することで受光信号２４が発せられ、該受光信号２４は前記共振器２２に入力される（図２（Ａ），（Ｂ）参照）。該共振器２２は受光信号２４に基づき減衰波形２５を形成し、前記信号処理器２３に出力する（図２（Ｃ）参照）。該信号処理器２３は、前記減衰波形２５が最初に０レベルとなった時点Ｔｏを検出し、検出信号はカウンタ１９に送出され、更に前記演算部１７に送出される。

又、前記受光素子１２には前記内部参照光学系５を経由した前記内部参照光１６が入射し、該内部参照光１６の受光信号２４が前記共振器２２に入力される。前記反射パルス測距光１０′を検出した場合と同様、前記共振器２２からは減衰波形２５が出力され、前記信号処理器２３で最初に０レベルを検出した時点Ｔｉの検出信号が前記演算部１７に送出される。

前記演算部１７には前記カウンタ１９を介して発光タイミング信号が入力されており、該演算部１７では前記ＰＬＤ８の発光からＴｏ，Ｔｉを検出した時点迄の時間、及び（Ｔｏ−Ｔｉ）の時間差ΔＴが演算される。このΔＴに基づき測定対象物迄の距離が測定される。

各パルス測距光に基づいて、それぞれ距離が測定される。

図３は、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂの発光の状態、及び反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′を受光した際の前記共振器２２からの出力の状態を示している。又、前記反射パルス測距光１０′を検出する作用と前記内部参照光１６を検出する作用とは同様であるので、以下は反射パルス測距光１０′を検出した場合について説明する。

前記タイミング発生器２１からのタイミング信号Ｔａ，Ｔｂに基づき、前記パルス駆動部９が所定の時間間隔ＩでＰＬＤ８ａ，８ｂを順次発光させる（図３（Ａ），（Ｂ）参照）。該ＰＬＤ８ａ，８ｂからそれぞれ射出されたパルス測距光１０ａ，１０ｂは前記投光光学系３及び前記偏向部材１１を経て、１８０゜異なる２方向に照射され、測定対象物で反射される。測定対象物で反射された反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′は前記偏向部材１１、及び前記受光光学系４を経て前記受光部６に入射する。

前記反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′は、それぞれ測距距離に対応した遅延時間ΔＩを含んだ状態で前記受光素子１２に受光される。又、前記パルス測距光１０ａ，１０ｂは時間間隔Ｉで発光されているので、前記受光素子１２で検出する前記反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′については、時間間隔Ｉを含んだ時間を有して受光される。ここで、時間間隔Ｉは前記遅延時間ΔＩに対して充分長くなる様に設定される。

従って、前記受光素子１２から出力される信号及び前記共振器２２から出力される減衰波形２５は、時系列に整列された信号となり、又前記パルス駆動部９の発光タイミング（タイミング信号Ｔａ，Ｔｂ）と同期させることで、整列された各信号が、その順序によりどのＰＬＤ８ａ，８ｂから射出されたパルス測距光１０ａ，１０ｂに対応するものであるかを判別することができる。

更に、前記共振器２２から出力される減衰波形２５は、図３（Ｃ）に見られる様に、タイミング信号Ｔａ，Ｔｂからそれぞれ測定対象物迄を往復した時間（伝送時間）が経過した時点で発生され、各減衰波形のそれぞれの最初の０レベルの時点とタイミング信号Ｔａ又はＴｂとの時間差に基づき外部光での測定対象物迄の距離が測定できる。更に、前記内部参照光１６も同様に、内部光路の距離が測定され、差引くことにより、測定対象物迄の距離が精密に求められる。

上記した様に、２つのＰＬＤ８ａ，８ｂにより、略同時に２方向の点群データが取得できるので、短時間で広範囲の点群データが取得できると共に、従来と同等の発光負荷率で同等の走査速度とすれば、２倍の点群密度が得られる。

又、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂは、発光負荷率（Ｄｕｔｙ＝発光時間／発光時間間隔）（例えば０．０１％）が定められており、規定負荷率を超えて発光させた場合は、パルスレーザダイオードの損傷、劣化の原因となる。本実施例では２つのＰＬＤ８を用いて点群データを取得するので、発光負荷率を増加させることなく点群データの高密度化が可能となる。

又、前記偏向部材１１を所定の速度で定速回転することで、全周方向の点群データを取得できる。又、前記偏向部材１１の回転角は図示しないエンコーダ等の角度検出器で検出される。前記偏向部材１１の回転角は、パルス測距光１０ａ，１０ｂの照射方向と関連付けられるので、各測定点の方向が測定でき、各測定点の測距データと方向とが関連付けられる。

更に、前記レーザ測量機１を自動車等の移動体に搭載し、前記光軸１３の方向に移動させれば、移動経路の周囲の点群データが取得できる。更に、移動体にＧＰＳ、パルス測距光１０の照射方向を検出する方位計を搭載し、移動体の地上座標系の位置を測定する様にすれば、測定対象物の絶対座標に於ける３次元点群データが取得できる。

尚、上記実施例では、パルス測距光１０をパルス測距光１０ａ，１０ｂに分割して２方向に照射する様にしたが、２つのＰＬＤ８ａ，８ｂから時分割でパルス測距光１０ａ，１０ｂを発光するので、１つの反射面を有する偏向部材１１により同方向にパルス測距光１０ａ，１０ｂを照射する様にしてもよい。

図４は、前記偏向部材１１の一例を示している。尚、図４は反射ミラーによる構成を示すが、理解を容易にする為、反射ミラーの反射面のみを示している。又、前記偏向部材１１は、鉛直な光軸１３を中心に回転する様になっている。

２つの反射面２７ａ、反射面２７ｂは鉛直に対して４５゜傾斜し、相互に直交している。

前記パルス測距光１０ａは前記反射面２７ｂを透過した後、前記反射面２７ａによって反射され、水平方向に照射される。又、前記パルス測距光１０ｂは前記反射面２７ａを透過した後、前記反射面２７ｂによって反射され、水平方向に照射される。

図５は、第２の実施例の投光光学系３を示している。

該第２の実施例では、４の異なる波長のパルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを発するＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを備え、４の反射面を有する偏向部材２６で前記パルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを波長毎に分割して、４方向に照射する様にしたものである。尚、パルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの波長としては、例えば９００ｎｍ、８５０ｎｍ、８００ｎｍ、７５０ｎｍである。

図６はパルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを４方向に分割して偏向する偏向部材２６を示している。図６に於いても、理解を容易にする為、反射ミラーの反射面のみを示している。又、前記偏向部材２６は、偏向部材１１ａと偏向部材１１ｂとを組合わせたものであり、前記偏向部材１１ａ、前記偏向部材１１ｂは、光軸１３上に設けられ、該光軸１３に沿って所定距離離して配設されたものである。更に、前記偏向部材１１ａ，１１ｂは鉛直方向の前記光軸１３を中心に回転する様になっている。

前記偏向部材１１ａ及び前記偏向部材１１ｂは、それぞれ２つの反射面２７ａ，２７ｂ及び反射面２７ｃ，２７ｄを有し、４つの反射面は鉛直に対して４５゜傾斜し、前記反射面２７ａ，２７ｂは相互に直交し、前記反射面２７ｃ，２７ｄは相互に直交している。更に、前記偏向部材１１ａと前記偏向部材１１ｂとは前記光軸１３を中心として９０゜向きが異なる様に配置されている。

前記反射面２７ａ，２７ｂ及び反射面２７ｃ，２７ｄにはそれぞれ波長選択膜が形成され、前記反射面２７ａは９００ｎｍ±２０ｎｍの波長を反射し、他の波長は透過し、前記反射面２７ｂは８５０ｎｍ±２０ｎｍの波長を反射し、他の波長は透過し、前記反射面２７ｃは８００ｎｍ±２０ｎｍの波長を反射し、他の波長は透過し、前記反射面２７ｄは７５０ｎｍ±２０ｎｍの波長を反射し、他の波長は透過する様になっている。

従って、パルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは合計４つの反射面２７ａ，２７ｂ、反射面２７ｃ，２７ｄで分離されて反射され、水平方向に９０°毎に異なる方向に反射され、放射状に照射される。４方向の測定対象物で反射された反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′，１０ｃ′，１０ｄ′が前記偏向部材１１ａ、前記偏向部材１１ｂを経て受光部６（図１参照）に入射する。

図７は、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの発光タイミング、又前記受光素子１２からの受光信号について示している。

前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは前記パルス駆動部９（図１参照）により、所定の時間間隔ＩでＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの順で、順次発光される。前記受光素子１２（図１参照）には、前記反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′，１０ｃ′，１０ｄ′の順番で入射し、該反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′，１０ｃ′，１０ｄ′に対応した受光信号を発する。

例えば、前記ＰＬＤ８ａは４回に１回の発光でよいので、前記ＰＬＤ８ａの発光負荷率を従来と同様とすれば、発光部２（図１参照）としては４倍の発光周波数に増大する。従って、４倍の密度で点群データを取得することができる。又、前記偏向部材２６を回転させることで、結果的に走査速度は４倍に増速する。

更に、図示していないが偏向部材１１ｃ（図示せず）を前記偏向部材１１ｂの下側に更に追加し、偏向部材２６を３段構成とし、各偏向部材１１ａ、偏向部材１１ｂ、偏向部材１１ｃを水平方向に６０°ずつ回転した状態で設置し、各反射面に入射させる様６つＰＬＤを設ければ、放射状に６方向等角度ピッチでパルス測距光１０を照射することができ、結果的に発光周波数は６倍に増大し、又前記偏向部材２６を回転させることで走査速度は６倍に増速する。

図８は他の例の偏向部材２８を示しており、該偏向部材２８は図６で示した偏向部材１１ａ、偏向部材１１ｂを一体化したものである。尚、図８中、図６中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

図８中、破線で示すものが図６中の偏向部材１１ａに相当し、実線で示すものが、偏向部材１１ｂに相当する。一体化することで、前記偏向部材２８が小型化し、レーザ測量機１も小型化する。

図９は、偏向部材１１ａと偏向部材１１ｂとを一体化する為の構造を示しており、前記偏向部材１１ａに偏向部材１１ｂを追加して組立てる状態を示しており、前記反射面２７ｄは４分割され、それぞれ矢印で示される反射面２７ａと反射面２７ｂとで挾まれる部分に組込まれる。尚、前記反射面２７ｃは示していないが、同様に分割され、反射面２７ａと反射面２７ｂとで挾まれる部分に組込まれる。

尚、前記偏向部材２８は平面鏡で構成した場合を示したが、前記反射面２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが形成される様にプリズムで構成してもよい。

図１０は、更に他の偏向部材２９の例を示している。該偏向部材２９では２つの反射面２７ａ，２７ｂを有し、パルス測距光１０ａ，１０ｂを波長毎に２分割する場合を示している。

前記偏向部材２９は、前記反射面２７ａ，２７ｂが光軸１３に対して同じ方向に傾斜し、異なる高低角で交差する様に設けられたものであり、それぞれパルス測距光１０ａ，１０ｂの波長に対応する波長選択膜が形成されている。

該偏向部材２９では、前記パルス測距光１０ａ，１０ｂを前記反射面２７ａ，２７ｂによって分割し、又同方向（同じ水平角）に偏向し、且つ鉛直角が異なる（高さ方向が異なる）様に反射して照射する。

前記偏向部材１１では、同方向（同じ水平角）の測定対象物の高さが異なる２つの測定点を同時に測定することができる。

尚、図１０で示した前記偏向部材２９は上述した他の偏向部材と組合わせることが可能であり、例えば図４で示した偏向部材１１と組合わせることが可能である。即ち、反射面２７ａに対して高低角の異なる反射面２７ａ′を設け、反射面２７ｂに対して高低角の異なる反射面２７ｂ′を設けることで、１８０゜異なる２方向にそれぞれ鉛直角の異なる４のパルス測距光を照射することができる。又、この場合、光源部２、投光光学系３は図５で示したものが用いられる。

図１１は、本発明が実施される測定装置１の一例を示している。尚、図１１中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、その詳細については説明を省略する。又、図１１で示す前記レーザ測量機１は、パルス測距光１０を２方向に分割して照射する偏向部材１１を具備している。

測定装置１は主に、整準部３１、該整準部３１に支持された測定装置本体部３３、該測定装置本体部３３の上部に設けられた測距光照射部３４から構成されている。

前記整準部３１は、前記測定装置本体部３３を任意の方向に傾動可能に支持するピボットピン３５及び該ピボットピン３５を頂点とする３角形の他の２頂点に設けられた２つの調整螺子３６を有し、該調整螺子３６を整準モータ３７によって回転することで測定装置１の整準が行われる。

前記測定装置本体部３３は、該測定装置本体部３３の回転軸心と同心に設置された鏡筒４４を有し、該鏡筒４４に前記投光光学系３、前記受光光学系４が収納されている（図１参照）。前記投光光学系３、前記受光光学系４の光軸１３は、前記回転軸心と合致している。

前記鏡筒４４の底部には、撮像装置としての画像受光部４５が設けられている。又、前記鏡筒４４の側方には光源部２、受光部６が一体となって設けられている。

前記鏡筒４４の上端部には、偏向部ホルダ３８が回転自在に設けられ、該偏向部ホルダ３８には図４で示したものと同等の偏向部材１１が設けられている。前記偏向部ホルダ３８には従動ギア３９が設けられ、該従動ギア３９には駆動ギア４１が噛合している。該駆動ギア４１は水平回動モータ４２の出力軸に嵌着されており、前記水平回動モータ４２は前記測定装置本体部３３の上面に固定されている。又、前記偏向部ホルダ３８と前記測定装置本体部３３との間には、前記偏向部ホルダ３８即ち前記偏向部材１１の回転角を検出する水平角検出器、例えばエンコーダ４３が設けられている。

前記偏向部材１１は、前記投光光学系３、前記受光光学系４の共通の構成要素となっており、前記パルス測距光１０ａ，１０ｂは前記偏向部材１１によって分割され、又水平方向で、１８０゜向きの異なる方向に偏向され、測定対象物に向って照射される。又、測定対象物からの反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′は前記偏向部材１１に入射し、該偏向部材１１により垂直下方に偏向され、更に前記受光光学系４（図１参照）により前記受光部６に入射される様になっている。

前記受光部６は前記反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′を受光することで、受光信号を発し、該受光部６の受光結果に基づき測距が行われる。

更に、前記水平回動モータ４２により前記偏向部材１１が回転されることで、全周方向の点群データが取得できる。又、前記パルス測距光１０ａ，１０ｂの照射方向は、前記エンコーダ４３によって検出され、測距結果と関連付けられて記憶される。尚、図示していないが、ＧＰＳ等の位置測定装置を具備している場合は、地上座標の測定結果と測距結果についても関連付けが行われる。

尚、前記測定装置１が移動体に設けられる場合は、前記光軸１３を略水平とし、又該光軸１３が進行方向に合致する様に設けられ、前記偏向部材１１よりパルス測距光１０ａ，１０ｂが照射され、該偏向部材１１が鉛直方向に所定角度で往復回転されつつ、移動体が移動する。而して、移動体が移動する沿線の所要高さの範囲の点群データが取得できる。

尚、前記偏向部材１１を全周回転しつつ、移動体を移動させてもよい。

又、反射面２７ａ，２７ｂが交差することで交差線が形成され、交差線（図１１の紙面に対して垂直）を中心に偏向部材１１のみを回転させ、回転角をエンコーダ等の回転角検出手段で検出する様にしてもよい。この場合、偏向部ホルダ３８の回転機構は省略することができる。前記偏向部材１１単体を回転させることで、回転部分の軽量化が図れ、走査速度を増大させることができる。

１ レーザ測量機
２ 光源部
３ 投光光学系
４ 受光光学系
５ 内部参照光学系
６ 受光部
７ 制御部
８ パルスレーザダイオード
９ パルス駆動部
１０ パルス測距光
１１ 偏向部材
１２ 受光素子
１３ 光軸
１７ 演算部
２２ 共振器
２４ 受光信号
２７ 反射面
３１ 整準部
３３ 測定装置本体部
３４ 測距光照射部
３８ 偏向部ホルダ
４３ エンコーダ

Claims (10)

1. 異なる波長のパルス測距光を発する複数の発光源を有する光源部と、各波長毎に時分割して発光させるパルス駆動部と、前記複数の波長のパルス測距光を光軸上に射出する投光部と、前記光軸上に設けられ、前記パルス測距光の各波長のみを反射する反射面を複数有し、前記パルス測距光を波長毎に分割して測定対象物に向ける様偏向する偏向部材と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する１つの受光素子とを有し、該受光素子からの受光信号から各パルス測距光毎に測距を行うことを特徴とするレーザ測量機。
2. 前記偏向部材の複数の反射面は、前記光軸に対して傾斜すると共に反射面相互で傾斜角が異なる請求項１のレーザ測量機。
3. 前記偏向部材の複数の反射面は、水平角が異なる様に前記パルス測距光を分割して偏向する請求項１又は請求項２のレーザ測量機。
4. 前記偏向部材の複数の反射面は、鉛直角が異なる様に前記パルス測距光を分割して偏向する請求項１又は請求項２のレーザ測量機。
5. 前記偏向部材は２つの反射面を有し、該反射面は相互に交差すると共に前記光軸に対して対称に傾斜する請求項１〜請求項４のいずれか１つのレーザ測量機。
6. 前記偏向部材が光軸に沿って複数段に設けられ、一方の偏向部材は他方の偏向部材に対して回転した位置にある様に設けられた請求項５のレーザ測量機。
7. 前記偏向部材は４つの反射面を有し、該反射面は相互に交差すると共に各反射面の水平方向の向きが異なる様に形成された請求項３のレーザ測量機。
8. 前記反射面は平面鏡に形成された請求項７のレーザ測量機。
9. 前記反射面はプリズムによって形成された請求項７のレーザ測量機。
10. 前記偏向部材は光軸を中心に回転可能であり、前記偏向部材の回転角を検出する水平角検出器を有し、該水平角検出器は前記パルス測距光の照射方向を検出すると共に照射方向と測距結果が関連付けられる請求項１〜請求項７のいずれか１つのレーザ測量機。

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