JP2019027988A

JP2019027988A - 測量装置

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Publication number: JP2019027988A
Application number: JP2017149838A
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Inventors: 信幸西田; Nobuyuki Nishida
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Abstract

【課題】測量装置における傾斜角の精度の低下を抑える技術を得る。【解決手段】光学測量による測距部１１０を備え、水平回転を行う回転部と、前記回転部の前記水平回転の回転角を検出する水平角検出器１０１と、前記回転部の鉛直方向に対する傾きを検出する傾斜センサ１０３と、前記回転部の回転の前後における前記水平回転角検出センサ１０１の検出値に基づき、前記回転部の傾きを算出するチルト傾斜量算出部１２４とを備えるＴＳ（トータルステーション）１００。【選択図】図２

Description

本発明は、測量装置の傾斜を検出する技術に関する。

測量装置は、使用時に傾いた状態とならにように注意深く設置され、また調整されるが、何らかの理由により、僅かな傾きがある状態で使用される場合がある。一般に測量装置は、この傾きを検出する傾斜センサを備え、この傾斜センサが検出した当該測量装置の傾きの情報を用いて計測値を補正する処理が行われる。傾斜センサとしては、液面の傾きを光学的に検出する仕組みのもの（例えば、特許文献１を参照）が知られている。

特開２００７−１２７６２８号公報

液面を利用した傾斜センサは簡素な構造で高い精度が得られ、また信頼性が高い。しかしながら、測量装置の急激な水平回転があった場合に、液体（通常オイル）の粘性による遅れ（追従性の悪さ）、遠心力による傾斜、加速度による液面の変形、といった要因により計測精度が低下する場合がある。また、液面の揺らぎの影響を抑えるために、例えば４秒間の平均値を用いるといった平均化処理が行われるが、これも応答性良く高い計測精度を得る場合の阻害要因となる。更に、温度により液体の粘性が変化することによる応答性への影響もある。

例えば、トータルスステーション（ＴＳ）により飛行するＵＡＶ(Unmanned Aerial Vehicle)を追跡しつつその位置の測定を行う場合、ＴＳの光軸方向の急激な変化に対応して応答性良くＵＡＶの位置の測定を行う性能が要求される。この場合、ＵＡＶの旋回等に従って、ＴＳの光軸の向きが急激に変化するが、この際に液面を利用した傾斜センサは上述した理由により傾斜角の検出精度が低下する。

このような背景において、本発明は、測量装置における傾斜角の精度の低下を抑える技術の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、光学測量を行う光学機器を備え、水平回転が可能な回転部と、前記回転部の水平回転角を検出する水平回転角検出センサと、前記回転部の鉛直方向に対する傾きを検出する傾き検出センサと、前記回転部の回転の前における前記水平回転角検出センサおよび前記傾き検出センサの出力と、前記回転部の前記回転の後における前記水平回転角センサの出力とに基づき、前記回転の後における前記回転部の傾きを算出する傾き算出部とを備える測量装置。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記傾き算出部で算出される傾きは、前記回転部の垂直軸に沿う垂直ベクトルをＸ−Ｙ水平面に投影した際のＸ成分とＹ成分の値（ｘ、ｙ）で表され、前記Ｘ成分とＹ成分の前記回転の前の値を（ｘ_０、ｙ_０）、前記回転の前における前記水平角センサの検出値をθ_０、前記回転の後における前記水平角センサの検出値をθとして、前記（ｘ、ｙ）は、下記「数１」により算出されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記回転部が静止している状態において、前記（ｘ_０、ｙ_０）の取得が行われることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記回転部を前記水平回転が可能な状態で支持する支持部を備え、前記支持部には、前記支持部の傾きを検出する他の傾き検出センサが配置され、前記他の傾き検出センサは、前記回転部が前記水平回転を行っている状態で前記支持部の傾きを検出し、前記他の傾き検出センサの検出値に基づいて前記（ｘ、ｙ）の補正が行われることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記他の傾き検出センサの検出値を（Ｃｘ，Ｃｙ）、前記他の傾き検出センサの初期値を（Ｃｘ０，Ｃｙ０）として、前記数１により計算される（ｘ、ｙ）は、ｘ＋Ｃｘ−Ｃｘ０、ｙ＋Ｃｙ−Ｃｙ０と補正されることを特徴とする。

本発明によれば、測量装置における傾斜角の精度の低下を抑える技術が提供される。

ＴＳ（トータルステーション）の斜視図である。ＴＳのブロック図である。傾斜センサのブロック図である。傾斜量を説明する説明図である。水平回転に伴う傾斜量の変化を説明する説明図である。処理の手順の一例を示すフローチャートである。チルト角（傾斜角）の検出値の補正無なしのデータと補正ありのデータを示すグラフである。傾斜センサのブロック図である。

１．第１の実施形態
（構成）
図１には、ＴＳ（トータルステーション）１００が示されている。ＴＳ１００は、レーザー測距によりターゲットまでの距離を計測し、またその方向を計測することで、自身の位置を原点としたターゲットの三次元位置を計測する。図１には、ＴＳ１００の垂直軸Ｚ’が鉛直軸に対して角度α傾いている状態が示されている。ＴＳ１００に関しては、例えば特開２００９−２２９１９２号公報や特開２０１２−２０２８２１号公報に記載されている。

ＴＳ１００は、図示しない三脚の上部に固定された基台１２、基台１２に水平回転可能な状態で支持された本体部１０、本体部１０に対して鉛直上下方向に回転動作（仰角および俯角動作）可能な状態で保持された上下動可動部１１を備えている。上下動可動部１１は、望遠鏡１３とレーザースキャナの光学窓１４を備え、また内部にレーザー光を用いた測距を行う測距部１１０（図２参照）を備えている。

望遠鏡１３は、対象物の画像を取得する光学系であり、内部に測距用レーザー光の光学系を備えている。望遠鏡１３の対物レンズを介して、測距用のレーザー光が対象物に照射され、またその反射光が上下動可動部１１に取り込まれる。またＴＳ１００は、オペレータによる操作が行われる操作パネル兼表示ディスプレイであるタッチパネルディスプレイで構成された表示部１０６を備える。ＴＳ１００は、各種の調整ダイヤル、通信用アンテナ等を備えるが、それらは通常のＴＳの場合と同じなので、説明は省略する。

図２には、ＴＳ１００のブロック図が示されている。ＴＳ１００は、水平角検出器１０１、鉛直角検出器１０２、傾斜センサ１０３、水平駆動部１０４、鉛直駆動部１０５、表示部１０６、操作部１０７、通信部１０８、記憶部１０９、測距部１１０、位置算出部１１１および演算制御部１２０を備えている。

水平角検出器１０１は、本体部１０の基台１２に対する水平回転角を検出する。水平角検出器１０１は、ロータリーエンコーダ、ロータリーエンコーダの出力を角度情報として出力する周辺回路を備える。水平回転は、ＴＳ１００の垂直軸周りの回転である。仮に傾きがない状態でＴＳ１００が設置されている場合、本体部１０の水平回転の回転軸は、鉛直軸に一致する。水平回転角は、例えば北の方向を基準として、そこから時計回り方向の角度として検出される。

鉛直角検出器１０２は、上下動可動部１１の鉛直角（仰角および俯角）を検出する。角度検出の仕組みは、水平角検出器１０１と同じである。鉛直角は、天頂を０°として、水平方向を９０°、鉛直下方向を１８０°として出力される。

傾斜センサ１０３は、本体部１０３に配置され、本体部１０の垂直軸の鉛直方向に対する傾きを検出する。図１の場合でいうと、角度αに係る情報が傾斜センサ１０３で検出される。傾斜センサ１０３の原理は、特開２００７−１２７６２８号公報に記載されたものと同じである。

図３には、傾斜センサ１０３の概念図が示されている。傾斜センサ１０３は、光源３０１、光学系３０２、ハーフミラー３０３、受光素子３０４、液面３０５を有する。光源３０１は、発光ダイオード等により構成される。光源３０１からの光は、光学系３０２を透過することで、格子模様、格子点像、同心円模様等の投影パターンが付与され、ハーフミラー３０３を介して、液面３０５に投影される。この投影光は液面３０５で反射され、更にハーフミラー３０３で反射され、受光素子３０４で検出される。

受光素子３０４は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳイメージセンサであり、液面３０５で反射した投影パターンを検出する。液面３０５は、オイル等の液体の液面であり、液面に水平面からの傾きがあると、受光素子３０４で検出される液面で反射された投影パターンに歪みが生じる。この歪みから液面の傾きが検出される。傾きの情報は、水平面に投影したベクトルの直交する成分（ｘ、ｙ）により記述される後述する傾斜量として把握される。

水平駆動部１０４は、基台１２に対する本体部１０の水平回転を駆動するモータ、およびこのモータの駆動回路を有する。鉛直駆動部１０５は、上下動可動部１１の仰角制御および俯角制御を行うためのモータ、およびこのモータの駆動回路を有する。

表示部１０６は、ＴＳ１００の操作や測定結果に係る各種の情報等を表示するタッチパネルディスプレイである。操作部１０７は、ＴＳ１００を操作するオペレータにより操作される各種のスイッチ等を有する。この例では、表示部１０６がタッチパネルディスプレイであり、表示部１０６が操作部１０７を兼ねている。表示部１０６に各種の操作ボタン等が表示され、それが指で押されることでＴＳ１００の操作が行われる。

通信部１０８は、外部の機器との間で通信を行う。通信の形態は、有線、無線、光通信等が挙げられる。外部の機器としては、ＴＳ１００を遠隔操作するための端末、ＧＰＳ機器、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、スマートフォン、外部メモリ等が挙げられる。また、通信部１０８からネット回線に接続する形態も可能である。

記憶部１０９は、ＴＳ１００の動作に必要な動作プログラム、各種の情報、測定結果等を記憶する。測距部１１０は、レーザー測距により、対象物（ターゲット）までの距離を測定する。測定の原理は、通常のレーザー測距の場合と同じである。

位置算出部１１１は、測距部１１０がレーザー測距したターゲットまでの距離、その際の測距部１１０の光学系（望遠鏡１３）の方向に基づき、ＴＳ１００に対するターゲットの三次元位置を算出する。測定に先立ち予めＴＳ１００の地図座標系上における位置を正確に求めておくことで、ターゲットの地図座標系における位置をＴＳ１００により計測することができる。なお、地図座標系というのは、地図データを扱う際に用いられる座標系である。地図座標系における位置を示すパラメータとしては、例えば緯度、経度、平均海面から標高が挙げられる。

演算制御部１２０は、ＴＳ１００の動作に係る各種の演算および制御を行う。演算制御部１２０は、コンピュータとしての機能を有し、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、メモリ回路、インターフェース回路、その他コンピュータとして機能させるのに必要な回路を備える。

演算制御部１２０は、静止状態確認部１２１、初期チルト傾斜量取得部１２２、水平角取得部１２３、チルト傾斜量算出部１２４、鉛直角・水平角補正部１２５を備える。上記の各機能部の一部または全部は、ＣＰＵによるプログラムの実行によりソフトウェア的に実現する形態でもよいし、ＰＬＤ(Programmable Logic Device)等の専用の電子回路を用いて実現する形態でもよい。

静止状態確認部１２１は、本体部１０が基台１２に対して静止している状態を水平角検出器１０１の出力に基づいて確認する。具体的には、水平角検出器１０１が検出する本体部１０の水平角の変化が予め定めた期間ない場合に、本体部１０が静止状態にあると認識する。

初期チルト傾斜量取得部１２２は、静止状態確認部１２１で確認された静止状態（この状態を初期状態とする）におけるＴＳ１００の鉛直方向に対する傾斜量（チルト初期値：（ｘ_０、ｙ_０））を取得する。傾斜量は、図１の角度αを定量的に捉えたパラメータであり、傾斜センサ１０３により計測される。

以下、傾斜量について説明する。図４には、本体部１０に固定され、本体部１０と共に回転するＸＹＺ座標系が示されている。なお図４のＺ軸は、鉛直上方の方向である。

ベクトルＴは、ＴＳ１００の垂直軸（本体部１０の回転軸）の方向を向いた予め定めた長さを有したベクトルである。本体部１０に固定された座標系における傾斜量は、図４の座標系におけるベクトルＴのｘ成分とｙ成分とによって表される。

ＴＳ１００の傾斜がなければ、すなわちＴＳ１００の垂直軸が鉛直方向に一致すれば、ベクトルＴは鉛直方向を向き、そのｘ成分およびｙ成分はない。ＴＳ１００に傾斜があると、ベクトルＴは図４の座標系でｘ成分およびｙ成分の少なくとも一方を有する。

水平角取得部１２３は、本体部１０の水平回転角を水平角検出器１０１の出力から取得する。水平角は、例えば北方向を基準とし、そこから時計回り方向の角度で記述される。

チルト傾斜量算出部１２４は、特定の水平回転角θにおける傾斜量（ｘ，ｙ）を算出する。以下、チルト傾斜量算出部１２４で行われる水平回転角θにおける傾斜量（ｘ，ｙ）の算出について説明する。

本体部１０が回転すると、図４のＸＹＺ座標系は、Ｚ軸を中心として本体部１０と共に回転する。この回転に従って、ベクトルＴの本体部１０に固定されたＸＹＺ座標系におけるＸＹ成分は変化する。以下、この点について図５を用いて説明する。

図５には、気泡の位置により傾斜を検出するタイプの傾斜センサの気泡を上方から見た場合のイメージ図が示されている。図５には、傾斜センサが鉛直方向に対して少し傾いており、気泡が十字の交点（中央）から少しずれた位置にある場合が示されている。ここで、気泡の位置を示すＸ座標値とＹ座標値が傾斜量に対応する。この場合、傾斜センサを水平回転させると、視野内のＸ−Ｙ座標軸に対する気泡の位置が変化する。

ここで必要なのは、水平回転させた後の水平角θにおいて、本体部１０がどのように傾いているのかを定量的に把握することである。なぜならば、水平角θにおける測量結果（水平角検出器１０１と鉛直角検出器１０２の出力）をその時点における本体部１０の傾斜の状態に対応させて補正する必要があるからである。そして、水平角θにおける傾きの状態を定量的に示すのがその時点における本体部１０に固定されたＸＹＺ座標系における傾斜量（ｘ，ｙ）である。よって、この傾斜量（ｘ，ｙ）を知ることで、その状態で取得されたターゲットの方向に係る計測量（水平角と鉛直角）を傾斜の影響を考慮した値に補正できる。

図５に示されているのは、ＸＹ座標系の回転である。図５において、気泡の絶対位置（地上に対する位置）は、ＸＹ座標系を回転させても不動である。ここで、回転させた後における気泡のＸＹ座標位置は、ＸＹ座標系を回転させた場合における座標変換の式によって求めることができる。

つまり、本体部１０が回転すると、本体部１０に固定された座標系も回転し、当該座標系における傾斜量の（ｘ，ｙ）成分は変化する。この変化は、ＸＹＺ座標系をＺ軸周りに回転させた場合における座標変換の式によって求めることができる。

この座標変換の式は、傾斜量の初期値を（ｘ_０、ｙ_０）、水平角の初期値（（ｘ_０、ｙ_０）が得られた水平角）をθ_０、初期値θ_０から水平回転を行った後における水平角をθ、水平角θにおける傾斜量を（ｘ、ｙ）とすると、下記の数１となる。

数１は、傾斜量が初期値（ｘ_０，ｙ_０）の状態から、本体部１０を（θ−θ_０）回転させた場合における回転後の新たなＸＹＺ座標系における傾斜量（ｘ，ｙ）を求める式である。数１により、回転後に水平角θとなった状態おける本体部１０の傾きの状態を定量的に把握できる。

以上述べたように、水平角θにおける傾斜量（ｘ、ｙ）は、水平角の初期値θ_０、および傾斜量の初期値（ｘ_０、ｙ_０）を用いて数１により計算される。

数１で求めた傾斜量（ｘ、ｙ）は、水平角の変化から求めた計算値であり、傾斜センサ１０３から直接求めた値ではない。これは、課題の欄で述べたように、水平角の急激な変化が生じた場合、傾斜センサ１０３の精度が期待できない事情による。よって、このような事情がある場合に数１を用いた傾斜量の予想が役に立つ。

鉛直角・水平角補正部１２５は、チルト傾斜量算出部１２４が算出した傾斜量を用いて、水平角検出器１０１および鉛直角検出器１０２が検出した角度、すなわち、ＴＳ１００から見たターゲットの水平方向における角度と鉛直方向における角度を補正する。この処理は、従来から行われている傾斜センサが検出した傾斜量に基づく水平角の計測値と鉛直角の計測値の補正処理と同じである。

ＴＳ１００の本体部１０に傾きがなければ、水平角検出器１０１および鉛直角検出器１０２が検出した角度をそのまま用いればよい。しかしながら、様々な理由により、ＴＳ１００の水平を正確に確保することは難しく、多少の傾きを許容しなければならない状況が多々ある。この場合、数１を用いて本体部１０の傾きを算出し、その値を用いて計測値を補正する。この補正が鉛直角・水平角補正部１２５において行われる。

（処理の一例）
図６に演算制御部１２０で行われる処理の手順の一例を示す。図６のフローチャートを実行するプログラムは、記憶部１０９に記憶されている。当該プログラムを適当な記憶媒体や記憶サーバに記憶させ、そこから提供される形態も可能である。

処理が開始されると、本体部１０が静止状態か否か（水平角の変化の有無）が判定される（ステップＳ１０１）。この処理は、静止状態確認部１２１で行われる。この処理では、水平角検出部１０１で検出される水平角の変化が予め定めた一定時間（例えば、５秒や１０秒）検出されていないか否かが判定される。傾斜センサ１０３の液面が安定する時間、および平均化処理に要する時間を考慮すると、静止状態の確認は、水平角の変化が５秒以上検出できない場合とすることが好ましい。

ステップＳ１０１の処理において、一定時間水平角の変化がない場合、静止状態とみなして、ステップＳ１０２に進み、そうでない場合ステップＳ１０１の処理を繰り返す。

ステップＳ１０２では、水平角の初期値（基準値）θ_０、傾斜量の初期値（ｘ_０，ｙ_０）を取得する。次に、本体部１０の水平方向の回転が静止状態か否かの判定が行われる（ステップＳ１０３）。ここで、静止状態になく、水平角の変化がある場合、変化後の水平角θを取得する（ステップＳ１０４）。静止状態の場合（一定時間水平角の変化がない場合）、ステップＳ１０３の処理を繰り返す。

ステップＳ１０４において変化した後の水平角θを取得したら、数１を用いて水平角θにおける傾斜量（ｘ，ｙ）を算出する（ステップＳ１０５）。この処理は、チルト傾斜量算出部１２４で行われる。傾斜量（ｘ，ｙ）を算出したら、それに基づき、水平角θにおける水平角検出器１０１の検出値と鉛直角検出器１０２の検出値を補正する（ステップＳ１０６）。この処理は、鉛直角・水平角補正部１２５で行われる。

その後、水平角の変化の有無が判定され、水平角の変化がなければ、ステップＳ１０２以下の処理を行い、水平角の変化があれば、ステップＳ１０４以下の処理を行う。

（効果の判定）
図７に数１による傾斜角（チルト角）の算出データと、傾斜センサ１０３の出力に基づく傾斜角の生データとを示す。図７の縦軸は、水平面における特定の方向における傾斜角であり、横軸は水平角検出器１０１で検出された水平角である。

理論的には、水平角の変化に従い図７の傾斜角は、サインカーブにしたがって変化する。この観点で見て、図７に示す傾斜センサ１０３の出力は、水平角の急激な変化に追従できておらず、また角度方向が反転する場合に、検出値が大きく乱れている。これは、液面の揺らぎ、加速度による液面の変形、急激な回転に対する液面の追従性の悪さが要因であると考えられる。

これに対して、数１を用いて算出した傾斜角は、サインカーブに乗っており、乱れがない。このことから、本発明を利用することで、水平角の変化に追従した傾斜角の取得が可能となることが結論される。

（優位性）
以上述べたように、ＴＳ１００は、光学測量による測距部１１０を備え、水平回転を行う回転部である本体部１０と、本体部１０の水平回転の回転角を検出する水平角検出器１０１と、本体部１０の鉛直方向に対する傾きを検出する傾斜センサ１０３と、本体部１０の回転の前後における水平回転角検出センサ１０１の検出値に基づき、本体部１０の傾きを算出するチルト傾斜量算出部１２４とを備える。

この構成によれば、傾斜センサの応答性が悪く、水平角の急激な変化に伴う傾斜量の検出精度の低下があっても、水平角に基づき計算により傾斜量を求めることで、水平角の急激な変化に追従して、高い精度で傾斜に係るデータを取得できる。

このため、例えば飛行するＵＡＶの追跡をＴＳで行う場合において、ＵＡＶの急激な方向転換や旋回に対して、ＴＳの傾斜に係る計測値の補正をリアルタイムで追従性良く行える。

また、ＴＳ１００を支える三脚の先端が徐々に地面に食い込む等の要因により、初期値（ｘ_０，ｙ_０）として取得したパラメータが変動する場合がある。図６の処理では、水平角の変化がないことが確認できた場合に、ステップＳ１０２の処理を再度行い、初期値の取得をやり直し、初期値の更新を行う。このため、初期値が動的に更新され、初期値の変動による誤差の発生が抑えられる。

２．第２の実施形態
図６の処理では、水平角の変動が連続して行われる状況において初期値（ｘ_０，ｙ_０）の更新が行われない。すなわち、図６の処理では、初期値の更新には水平角の変化が一旦停止する必要がある。よって、本体部１０の回転中（あるいは停止と見なせない期間）に傾斜量の変動（初期値（ｘ_０，ｙ_０）の変動）があると、数１から算出される傾斜量（ｘ，ｙ）に誤差が生じる。

本実施形態では、本体部１０の傾斜を検出する傾斜センサ１０３に加えて、基台１２の傾きを検出する別の傾斜センサを用意する。そして本体部１０の水平角が変化している状態であっても、基台１２の傾斜情報を取得し、基台１２の傾斜状態の変化に基づくリアルタイムな傾斜量の補正を行う。

図８は、光源を共有した２つの傾斜検出部を有する傾斜センサ３００の概念図である。この例では、図３と同じ構造の傾斜センサを本体部１０の側に配置し、基台１２の側に光学系４０２、ハーフミラー４０３、受光素子４０４、液面４０５を備えた傾斜センサ機構を配置する。

この構造では、液面３０５の傾きが受光素子３０４で検出され、液面４０５の傾きが受光素子４０４で検出される。ここで、液面３０５は、本体部１０の傾きを検出し、液面４０５は基台１２の傾きを検出する。光源３０１は、上下のセンサ部で共有され、回転ミラー４０６によって上側（本体部１０側）の傾斜センサ（液面３０５を利用した傾斜センサ）と下側（基台１２の側）の傾斜センサ（液面４０５を利用した傾斜センサ）のうちの一方が選択される。

基台１２は、地面に対して回転しないので、本体部１０が水平回転している状態であっても液面４０５は本体部１０の回転の影響を受けない。このことを利用して本体部１０の回転中に生じた初期値（ｘ_０，ｙ_０）の変動を勘案した傾斜量（ｘ，ｙ）の補正を行う。例えば、ＴＳ１００によるＵＡＶの追跡では、本体部１０の回転が止まるタイミングがなく、ＴＳ１００が動作する場合がある。このような場合であっても、図８の傾斜センサの構造を採用することで、基台１２の傾斜量に基づく数１の算出結果（傾斜量（ｘ，ｙ））の補正を行い計測精度の低下を抑えることができる。

以下，図８の傾斜センサを採用した場合の処理の一例を説明する。（１）まず、本体部１０が静止時において、通常チルトＴｘ，Ｔｙ、水平角Ｈ０、固定チルトＣｘ０，Ｃｙ０を読み取る。ここで、通常チルトＴｘ，Ｔｙは、上側（本体部１０側）の傾斜センサから得られる傾斜量である。また、固定チルトＣｘ０，Ｃｙ０は、下側（基台１２の側）の傾斜センサから得られる傾斜量である。この場合、通常チルトＴｘ，Ｔｙが傾斜量の初期値として取得される。

（２）そして、本体部１０が回転している状態では常時、固定チルトＣｘ，Ｃｙを読み取り、ΔＣｘ＝Ｃｘ−Ｃｘ０とΔＣｙ＝Ｃｙ−Ｃｙ０を計算する。この場合、水平角Ｈ１時におけるチルト補正量は、数１により計算されるチルト量（傾斜量）をＴｘ１，Ｔｙ１として、Ｔｘ１＋ΔＣｘ１，Ｔｙ１＋ΔＣｙ１で求められる。また、回転動作後に本体部１０が静止すると、上記の（１）の処理が再び行われる。（１）と（２）の処理は、チルト傾斜量算出部１２４で行われる。

なお、初期値の変動は、ＴＳ１００に人がぶつかる等して力が加わることや、ＴＳ１００を支える三脚の先端が地面に食い込む等の要因により生じるが、傾斜量の初期値の変動がない場合、ΔＣｘ，ΔＣｙは０となり、Ｔｘ１，Ｔｙ１の補正は行われない。換言すれば、傾斜量の初期値の変動が生じると、それがΔＣｘ，ΔＣｙとして検出され、数１の結果が補正される。

本体部１０と基台１２のそれぞれに傾斜センサを分離して配置する形態も可能である。この場合、基台１２の傾斜の検出値を用いて数１の補正が行われる。

（その他）
本発明における光学測量を行う光学機器としては、レーザー測距装置以外に水平を計測する光学機器や高さの差を計測する光学機器等が挙げられる。すなわち、本発明は、セオドライト(theodolite)、オートレベル、レーザーレベル等に適用することもできる。

１００…ＴＳ（トータルステーション）、１０…本体部、１１…上下動可動部、１２…望遠鏡、１２…基台、１３…望遠鏡、１４…レーザースキャナの光学窓、１０３…傾斜センサ、３００…傾斜センサ、３０１…光源、３０２…光学系、３０３…ハーフミラー、３０４…受光素子、３０５…液面、４０２…光学系、４０３…ハーフミラー、４０４…受光素子、４０５…液面。

Claims

光学測量を行う光学機器を備え、水平回転が可能な回転部と、
前記回転部の水平回転角を検出する水平回転角検出センサと、
前記回転部の鉛直方向に対する傾きを検出する傾き検出センサと、
前記回転部の回転の前における前記水平回転角検出センサおよび前記傾き検出センサの出力と、前記回転部の前記回転の後における前記水平回転角センサの出力とに基づき、前記回転の後における前記回転部の傾きを算出する傾き算出部と
を備える測量装置。
前記傾き算出部で算出される傾きは、前記回転部の垂直軸に沿う垂直ベクトルをＸ−Ｙ水平面に投影した際のＸ成分とＹ成分の値（ｘ、ｙ）で表され、
前記Ｘ成分とＹ成分の前記回転の前の値を（ｘ_０、ｙ_０）、
前記回転の前における前記水平角センサの検出値をθ_０、
前記回転の後における前記水平角センサの検出値をθ
として、前記（ｘ、ｙ）は、

により算出される請求項１に記載の測量装置。
前記回転部が静止している状態において、前記（ｘ_０、ｙ_０）の取得が行われる請求項２に記載の測量装置。
前記回転部を前記水平回転が可能な状態で支持する支持部を備え、
前記支持部には、前記支持部の傾きを検出する他の傾き検出センサが配置され、
前記他の傾き検出センサは、前記回転部が前記水平回転を行っている状態で前記支持部の傾きを検出し、
前記他の傾き検出センサの検出値に基づいて前記（ｘ、ｙ）の補正が行われる請求項２に記載の測量装置。
前記他の傾き検出センサの検出値を（Ｃｘ，Ｃｙ）、前記他の傾き検出センサの初期値を（Ｃｘ０，Ｃｙ０）として、前記数１により計算される（ｘ、ｙ）は、ｘ＋Ｃｘ−Ｃｘ０、ｙ＋Ｃｙ−Ｃｙ０と補正される請求項４に記載の測量装置。