JP2020169855A - 位置情報表示装置および測量システム - Google Patents

Abstract

【課題】より便利な機能を有する測量等に利用可能な頭部装着型の表示装置を提供する。【解決手段】ユーザ５０の頭部に装着され、該ユーザが視認する形態のディスプレイ１１と、ユーザ５０からの操作内容を受け付ける操作内容受付部とを備え、ディスプレイ１１には、レーザー光を用いた位置測定装置による測位用のターゲットの測位情報と、予め定められた前記ターゲットの設置予定位置との位置関係が画像表示され、画像表示の座標系として、複数が用意され、前記操作内容受付部は、ユーザ５０による前記複数の座標系の中の一つの指定を受け付ける構成を有する眼鏡型表示装置１０【選択図】図２

Description

本発明は、測量等に利用可能な技術に関する。

特許文献１には、測量に利用される眼鏡型の表示装置が記載されている。この技術では、測量位置へのユーザ（作業者）のガイド情報を眼鏡型の表示装置に表示させ、ユーザの視線の乱れや両手を自由に使える利便性を得ている。

特許開２０１７−１３３９８１号公報

特許文献１に記載の技術は、ユーザの頭部に装着する眼鏡型の表示装置の特徴を生かしていない部分がある。また、特許文献１の技術は、測量を行う際に要求される各種の機能について不満足な点があった。

このような背景において、本発明は、より便利な機能を有する測量等に利用可能な頭部装着型の表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、ユーザの頭部に装着され、該ユーザが視認する形態の表示部と、前記ユーザからの操作内容を受け付ける操作内容受付部とを備え、前記表示部には、レーザー光を用いた位置測定装置による測位用のターゲットの測位情報と、予め定められた前記ターゲットの設置予定位置との位置関係が画像表示され、前記画像表示の座標系として、複数が用意され、前記操作内容受付部は、前記ユーザによる前記複数の座標系の中の一つの指定を受け付ける位置情報表示装置である。

他の本発明は、ユーザの頭部に装着され、該ユーザが視認する形態の表示部と、前記ユーザからの操作内容を受け付ける操作内容受付部とを備え、前記表示部には、レーザー光を用いた位置測定装置による測位用のターゲットの測位情報と、予め定められた前記ターゲットの設置予定位置との位置関係が画像表示され、前記画像表示には、前記設置予定位置の精度を示す図形が表示され、前記操作内容受付部は、ユーザによる前記精度の変更に係る操作を受け付ける位置情報表示装置である。

他の本発明は、レーザー光を用いた位置測定装置による測位用のターゲットの測位情報を受け付ける受付部と、ユーザの頭部に装着され、該ユーザが視認する形態の表示部と、方向を検出するセンサと、ＧＮＳＳ位置測定装置と、演算部とを備え、前記表示部には、前記ユーザの視点から見た予め定められたターゲットの設置予定位置の方向と距離を示す画像が表示され、前記演算部は、前記測位用のターゲットの前記測位情報、前記センサが検出した方向の情報および前記ＧＮＳＳ位置測定装置が測定した位置の情報に基づき、前記ターゲットの設置予定位置の前記方向と前記距離を算出する位置情報表示装置である。

本発明において、前記演算部は、当該位置情報表示装置の特定の方向を前記位置測定装置に向けた状態における前記位置測定装置による当該位置情報表示装置の測位情報に基づき、当該位置情報表示装置の外部標定要素の算出および／または前記方向を検出するセンサと前記ＧＮＳＳ位置測定装置の校正を行う態様が挙げられる。

本発明において、照準装置を更に備え、前記照準装置によって前記位置測定装置への照準を行うことで、当該位置情報表示装置の特定の方向を前記位置測定装置に向けた状態とする態様が挙げられる。

本発明において、当該位置情報表示装置から前記位置測定装置への方向の情報を前記位置測定装置に送る通信部を備える態様が挙げられる。この態様を利用し、位置情報表示装置からの該位置情報表示装置から前記位置測定装置への方向の情報に基づき、前記位置測定装置から見た前記位置情報表示装置の方向の算出が行われる測量システムとして発明を把握することもできる。

他の本発明は、レーザー光を用いた位置測定装置による測位用のターゲットの測位情報を受け付ける受付部と、ユーザの頭部に装着され、該ユーザが視認する形態の表示部と、方向に係る情報を検出するセンサとを備え、前記方向に係る情報を検出するセンサにより、前記ユーザの前記頭部の動きが検出され、前記頭部の動きにより操作の少なくとも一部が行なわれる位置情報表示装置である。

本発明において、前記表示部には、前記ユーザの正面における眼前に設定された投影面が表示され、前記ユーザの視点と前記ターゲットの前記設置予定位置とを結ぶ線と、前記投影面とが交差する前記投影面の位置に、前記ターゲットの前記設置予定位置が表示される態様は好ましい。以上の発明の位置情報表示装置を含み、前記位置測定装置は前記ターゲットを捕捉しロックした状態で前記ターゲットの測位を行い、該測位の終了後も前記ロックが維持される測量システムとして発明を把握することもできる。

本発明によれば、より便利な機能を有する測量等に利用可能な頭部装着型の表示装置が得られる。

発明を利用した測量の概要を示す概略図である。 実施形態の表示装置を頭部に装着した状態を示す外観図である。 実施形態の表示装置のブロック図である。 画面表示の一例を示す図である。 画面表示の一例を示す図である。 画面表示の一例を示す図である。 画面表示の一例を示す図である。 ユーザ視点の投影面を作成する原理を示す原理図である。

１．第１の実施形態
（全体の概要）
図１には、測設を行う状況が示されている。図２には、ユーザ５０が眼鏡型表示装置１０を頭部に装着した状態が示されている。図１に示す測設の作業では、ユーザ（作業員）５０が反射プリズム７１を備えた測量用ポール７０を用いて測設点を特定する。この作業では、ＴＳ（トータルステーション）６０が測設点の位置データを記憶しており、測設点へのユーザ５０の誘導が眼鏡型表示装置１０を用いて行われる。

鏡型表示装置１０は、ユーザの頭部に装着され、該ユーザが視認する形態の表示部を備えた位置情報表示装置の一例である。眼鏡型表示装置１０には、ユーザ５０を測設点に誘導（ガイド）するための画像が表示され、ユーザ５０はそれを見て、測量用ポール７０を手に持って測設点に移動する。そして、ＴＳ６０により、測設点上に置かれた反射プリズム７１の位置を測定することで、作業現場における測設点が特定される。その後、特定された測設点に目印となる杭を打つ作業が行なわれる。

ＴＳ６０は、市販のものであり、レーザー光やカメラによる撮影画像の画像認識処理を用いて反射プリズム７１を探索する機能、およびレーザー光を用いて反射プリズム７１の測位を行う機能を有する。ＴＳ６０は、反射プリズム７１に測距用のレーザー光を照射し、その反射光を検出する。この測距用のレーザー光の伝搬時間または基準光路を伝搬した基準光との位相差から反射点である反射プリズム７１までのＴＳ６０からの距離が算出される。また、測距用レーザー光の照射方向からＴＳ６０から見た反射プリズム７１の方向が検出される。そして、ＴＳ６０から反射プリズム７１までの距離とＴＳ６０から見た反射プリズム７１の方向からＴＳ６０に対する反射プリズム７１の位置が算出される。特定の座標系におけるＴＳ６０の位置が既知であれば、当該座標系における反射プリズム７１の位置が特定される。ＴＳ（トータルステーション）に係る技術については、例えば、特開2009-229192号、特開2012-202821号、日本国特許第5124319号公報に記載されている。

（眼鏡型表示装置）
眼鏡型表示装置１０は、頭部装着型の表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）の一例であり、ディスプレイ１１、眼鏡部１２、表示制御部１００を備える。眼鏡型表示装置１０は、眼鏡型の画像表示機能を有するウェアラブル端末である。眼鏡型表示装置１０は、ユーザ５０の頭部にメガネと同様な状態で装着される。眼鏡型表示装置１０は、可視光を透過する部材で構成された保護用の眼鏡部１２とディスプレイ１１を備える。

ディスプレイ１１は、ユーザ５０の片目に対向する部分に液晶や有機ＥＬによる画面表示部を有している。この画面表示部に表示される画像は、ユーザ５０の正面の眼前数十ｃｍの位置に仮想的に表示され、ユーザ５０はそれを視認できる。ディスプレイ１１の形態は限定されず、市販されている眼鏡型のウェアラブル端末を利用できる。また、眼鏡部１２に画像を投影する形態や網膜に画像を投影する形態の画像表示装置を利用することもできる。眼鏡型でなく、何らかの方法でユーザ５０の頭部に装着する形態の表示装置を利用することもできる。また、本実施形態のディスプレイ１１は、ユーザ５０の視界の一部を遮る形態であるが、ユーザ５０の視界中に表示画面が合成され、ユーザ５０が表示画面の背景の風景を透かして視認できる形態も利用可能である。

表示制御部２０は、ディスプレイ１１に表示する画像を生成し、その画像信号をディスプレイ１１に出力する。表示制御部２０は、ディスプレイ１１に表示する画像を生成するのに必要な各種の計測および演算を行う。ディスプレイ１１を収める筐体の背後には、ユーザ５０の正面の方向に光軸が向いたカメラ２０が配置されている。カメラ２０は、ユーザ５０の正面の方向の動画像を撮影する。

表示制御部２０は、通信部２１、記憶部２２、演算部２３、ＧＰＳ装置２４、加速度センサ２５、ジャイロセンサ２６、方位センサ２７、表示画面作成部２８および操作内容受付部２９を備える。記憶部２２、演算部２３、表示画面作成部２８は、コンピュータの機能を利用して実現される。

記憶部２３を半導体メモリや各種の記憶媒体を利用して構成してもよい。演算部２３と表示画面作成部２８の少なくとも一方を専用のプロセッサ（ソフトウェアプログラムに記述された（データの転送、計算、加工、制御、管理など）を実行する電子化回路））で構成する形態も可能である。演算部２３と表示画面作成部２８の少なくとも一方は、該当する機能を実行するコンピュータプログラムとして把握することもできる。

通信部２１、ＧＰＳ装置２４、加速度センサ２５、ジャイロセンサ２６および方位センサ２７は、集積回路技術を利用して構成された専用のモージュールやＩＣを用いて構成されている。表示制御部２０の一部を外付けの装置で構成することもできる。また、記憶部２２、演算部２３および表示画面作成部２８の一部または全部をＰＣやサーバを用いて構成する形態も可能である。

通信部２１は、ＴＳ６０と通信を行う。通信は、ブルートゥース(Bluetooth)（登録商標）、各種の無線ＬＡＮ規格、赤外線通信、携帯電話回線、その他無線回線等を用いて行われる。通信の相手は、ＴＳ６０に限定されず、スマートフォン、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、インターネット回線に接続されたサーバ等であってもよい。

記憶部２２は、電子メモリにより構成され、眼鏡型表示装置１０の動作に必要なプログラムやデータを記憶する。演算部２３は、眼鏡型表示装置１０の動作に係る各種の演算を行う。演算部２３における演算の内容については後述する。この演算を実行するためのプログラムは、記憶部２３に記憶されている。

ＧＰＳ装置２４は、ＧＮＳＳを利用して表示制御部２０の位置を計測する。加速度センサ２５は、表示制御部２０が受ける３軸方向の加速度を検出する。ジャイロセンサ２６は、表示制御部２０の３軸回りの回転を検出する。

方位センサ２７は、地磁気を検出し、東西南北の方位を検出する。ジャイロセンサ２６と方位センサ２７は、方向に係る情報を検出するセンサである。前者は方向の変化を検出し、後者は方向そのものを検出する。勿論、方位センサ２７で方向の変化を検出することも可能である。また、方位の初期値を確定することで、ジャイロセンサ２６により方位を検出することもできる。表示画面作成部２８は、ディスプレイ１１に表示する画像を作成する。

ＧＰＳ装置２４、方位センサ２７およびジャイロセンサ２６の相対位置関係と向きの関係、眼鏡型表示装置１０における位置と向きの関係は予め特定され既知である。

操作内容受付部２９は、ユーザ５０による各種の操作を受け付ける。この操作の受け付けは、音声によるもの、スマートフォン等の端末が操作されることによるもの、ユーザ５０が頭部を動かす（頷きや左右への回転）ことによるもの等により行われる。

ユーザ５０の頭部の動きを検出する形態の場合、ジャイロセンサ２６により、ユーザ５０の頭部の動きが検出される。そして、予め定められた頭部の動きと操作内容との対応関係に基づき、眼鏡型表示装置１０の操作が行われる。

例えば、ユーザ５０は、眼鏡型表示装置１０の操作を行うためのアプリケーションソフトウェアがインストールされたスマートフォン５１を携帯し、このスマートフォン５１を操作端末として、眼鏡型表示装置１０の操作を行う。この場合、スマートフォン５１に対する操作内容に係る信号が、適当な通信規格（例えば、ブルートゥース（登録商標）規格）を利用してスマートフォン５１から出力され、それが操作内容受付部２９で受け付けられる。スマートフォン５１の代わりにタブレットや専用の操作端末を用いることもできる。

また、眼鏡型表示装置１０にスイッチを配置し、それを操作する形態や眼鏡型表示装置１０に無線または有線接続されたスイッチにより、ユーザ５０による操作を受け付ける形態も可能である。

カメラ３０は、ユーザ５０が眼鏡型表示装置１０を頭部に装着した状態で、ユーザ５０の前方の方向を動画撮影する。カメラ３０が撮影した画像は、ディスプレイ１１に表示可能である。この例において、カメラ３０は照準装置としても機能する。カメラ３０用いて、ＴＳ６０を目標とした光学的な照準が行なわれる。

（動作の概要）
まず、測量現場にＴＳ６０を設置する。ＴＳ６０の外部標定要素（位置と姿勢）は事前に計測し、既知のデータとして予め取得しておく。また、測設点の位置データは予めＴＳ６０に記憶されている。

ここでは、ＴＳ６０は絶対座標系上で位置と姿勢が予め特定され、測位データは、絶対座標系におけるものが計測される。絶対座標系というのは、ＧＮＳＳや地図情報を記述する際に利用される座標系であり、その座標は例えば（緯度、経度、標高）で記述される。なお、絶対座標系との関係が既知なローカル座標系を利用することもできる。

最初に、ＴＳ６０の光軸を第１の測設点の方向に指向させる。ユーザ（作業者）５０は、第１の測設点の概略の位置を把握しており、測量用ポール７０を手に持って、第１の測設点の付近に移動する。そして、反射プリズム７１をＴＳ６０に捕捉させ、ロックさせる。ＴＳ６０が反射プリズム７１を捕捉し、ロックすることで、反射プリズム７１の測位が開始され、その測位データ（測定した反射プリズム７１の位置データ）がＴＳ６０から眼鏡型表示装置１０（表示制御部２０）に送信される。

また、ＴＳ６０は、反射プリズム７１の位置データと共に第１の測設点の位置データを眼鏡型表示装置１０に送信する。なお、測設点のデータを予め眼鏡型表示装置１０で記憶しておく態様も可能である。

反射プリズム７１の測位データを受信した眼鏡型表示装置１０（表示制御部２０）は、後述する画像をディスプレイ１１に表示し、それを参考にユーザ５０は第１の測設点への測量用ポール７０の設置を行う。

第１の測設点が特定されたら、ユーザ５０はそこに確定した測設点の目印となるマーキングを行う。ここで、特定された測設点に杭を打ち込んでもよい。第１の測設点の特定が終了してもＴＳ６０は光軸をそのまま固定し、引き続き反射プリズム７１のロックを継続する。

次に、ユーザ５０は、次の測設点への誘導の開始を指示する操作を携帯するスマートフォン５１を用いて行い、その旨の指示信号がスマートフォン５１からＴＳ６０に送られる。この指示を受けて、ＴＳ６０から次の測設点（第２の測設点）の位置データと反射プリズム７１の測位データが眼鏡型表示装置１０に送信される。

眼鏡型表示装置１０は、第２の測設点の位置データと反射プリズム７１の位置データを用いて、ユーザ５０を第２の測設点に誘導する画像を生成し、それをディスプレイ１１に表示する。

以下、同様の処理および作業を繰り返し、第３の測設点の特定、第４の測設点の特定、・・・・を行う。

（ガイド用の画像表示の例）
図４（Ａ）および（Ｂ）には、ディスプレイ１１に表示される画面の一例が示されている。この画面は、測設点が設定された地表を鉛直上方の視点から見た表示となる。図４（Ａ）および（Ｂ）の画面では、画面の右側に、絶対座標系または測量の現場に設定されたローカル座標系上におけるＸ−Ｙ方向における測設点（十字表示の交点の位置）と、ＴＳ６０により測定された反射プリズム７１の位置（●印）が示されている。

また、画面の左側には、反射プリズムから測設点までのＸ−Ｙ方向における距離、および高さ方向の距離が数値で表示されている。図４（Ａ）の状態では、測設点と反射プリズム７１の位置との間に距離があり、Ｘ−Ｙ方向における差がある場合が示されている。

この場合、ユーザ５０は、上記の差を認識し、Ｘ方向およびＹ方向に移動することで、反射プリズム７１の位置を測設点に一致させる。図４（Ｂ）は、反射プリズム７１の位置が測設点に一致した場合に表示される画面である。

図４の表示に用いる座標系はユーザ５０が選択できる。この選択は、スマートフォン５１が操作されることで行なわれる。この座標系としては、測量現場に設定したローカル座標系と絶対座標系が挙げられる。ローカル座標系は、任意の方向で直交するＸ−Ｙ座表を設定した座標系である。絶対座標系は、ＧＮＳＳで用いられる座標系であり、東西方向と南北方向でＸ−Ｙ座標を設定した座標系である。絶対座標系としては、北の方向をＹ軸正の方向、東の方向をＸ軸正の方向に設定した座標系が挙げられる。

図４の表示に係る演算は、演算部２３で行なわれ、その表示画面の作成は、表示画面作成部２８で行われる。図４の表示に際しては、例えば以下の演算が行なわれる。まず、測設点の位置は図面上で確定されており既知である。また、反射プリズム７１の位置は、ＴＳ６０により測位されている。この二つの位置情報を選択した座標系上でプロットすることで、その位置関係が定量的に判明する。この処理が演算部２３で行なわれる。

そして、上記の特定された位置関係を画面上で表示する画面が表示画面作成部２８で作成され、作製された画面がディスプレイ１１に表示される。図４の表示画面では、測設点に要求される位置精度を示す円形のマークが表示されている。このマークの中に反射プリズム７１の位置を示す●印がくるように測量用ポール７０の位置を調整する作業がユーザ５０によって行われる。この精度の設定、すなわち円形のマークの径の設定は、ユーザ５０により変更可能である。この操作は、スマートフォン５１を用いて行われる。

図５には、上記の精度の表示を行う円形のマークの径を図４の状態から変更した場合の一例が示されている。

２．第２の実施形態
図３に示すように、眼鏡型表示装置１０は、ＧＰＳ装置２４、加速度センサ２５、ジャイロセンサ２６および方位センサ２７を備えている。これらとＴＳ６０が有する高精度の測位機能を利用して、ディスプレイ１１に表示されるガイド画面の作成を行うこともできる。以下、この一例を説明する。

この態様では、ユーザ５０の頭部に装着された状態における眼鏡型表示装置１０の外部標定要素（位置と姿勢）を取得する。眼鏡型表示装置１０は、ＧＰＳ装置２４と加速度センサ２５、ジャイロセンサ２６および方位センサ２７を備えているので、ＧＰＳ装置２４により、位置を検出し、方位センサ２７とジャイロセンサ２６で絶対方位と向きの変化を検出することで、外部標定要素を取得する。ここで用いる外部標定要素は、ＴＳ６０で用いる座標系におけるものを用いる。よって、ローカル座標系におけるものでも絶対座標系におけるものでもよい。

なお、通常のＧＰＳはメートル単位の誤差があり、方位センサは磁気偏角や環境の影響のため誤差があり、ジャイロセンサ２６は、ドリフトの問題があるので、ＴＳ６０の機能を用いて眼鏡型表示装置１０の外部標定要素の校正を行い、その精度を高く保つようにする。この処理については後述する。

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に眼鏡型表示装置１０の外部標定要素とＴＳ６０を用いた画面表示の一例を示す。図６（Ａ）は、右斜め前方の３ｍ先に測設点がある場合が示されている。図６（Ａ）の状態からユーザ５０が首を右に回し（あるいは体を右回転させ）、測設点が正面にくるようにした状態におけるディスプレイ１１に表示される画像の例が、図６（Ｂ）に示されている。

まず、図６（Ａ）の表示を行うために演算部２３が行う演算について説明する、この場合、眼鏡型表示装置１０は、ＴＳ６０から測設点の位置と反射プリズム７１の位置を取得する。ここで、眼鏡型表示装置１０の外部標定要素は既知であるので、反射プリズム７１の位置を眼鏡型表示装置１０の位置と見なすことで（両者には、数十ｃｍの位置の差異はあるが、ここではその差は許容する）、眼鏡型表示装置１０の位置が特定され、そこから眼鏡型表示装置１０から見た測設点の方向が判る。また、測設点の位置と反射プリズム７１の位置の間の距離も判る。つまり、眼鏡型表示装置１０を基準として、測設点の方向と距離が判る。この処理に係る演算が演算部２３で行なわれる。

そして、上記眼鏡型表示装置１０を基準とした測設点の方向と距離から、ユーザ５０から見えるであろうと想定される視野内に図６の矢印を表示した画像を作成する。この処理は、表示画面作成部２８で行なわれる。

例えば、ユーザ５０の右斜め前方の方向に測設点がある場合、その方向に対応させて矢印の方向を調整し、またその離間距離に対応させて矢印の長さや大きさを調整し、図６（Ａ）の表示画面を作成する。

図６（Ａ）がディスプレイ１１に表示されている状態において、眼鏡型表示装置１０の正面の方向と、眼鏡型表示装置１０と測設点とを結ぶ線との間のなす角度θが判る。よって、図６（Ａ）の状態において、眼鏡型表示装置１０の向きを右に回転させると、上記のなす角度θが徐々に小さくなることが演算され、それに応じて表示される矢印の向きが変化する表示制御が行われる。これにより、ユーザ５０（眼鏡型表示装置１０）の向きの右回転に従う図６（Ａ）⇒図６（Ｂ）の表示制御が行われる。

そして、図６（Ｂ）の状態からユーザ５０が前方に直進すると、ＴＳ６０の測位機能および／またはＧＰＳ２４の測位機能により、眼鏡型表示装置１０の位置の変化が検出され、更に測設点との間の距離の減少が検出される。この結果を用いて、表示される矢印の長さを短くし、測設点までの距離を感覚的に把握した図６（Ｃ）の画面が表示画面作成部２８で作成される。

図６（Ａ）〜（Ｃ）の画像をカメラ３０が撮像した画像中に合成してもよい。この場合、ユーザ５０が視認する風景の中の測設点へのガイド表示が行なわれる。

図７（Ａ）〜（Ｃ）には、ディスプレイ１１の画像表示の他の例が示されている。この例では、既知の測設点の位置と眼鏡型表示装置１０の外部標定要素に基づき、ユーザ５０の視点から見た測設点へのガイド表示が行なわれる。

以下、図７の画面の作成方法について説明する。図８に原理図を示す。ここでは、ユーザ５０の視点から見える投影面を設定する。この投影面に３Ｄ画像（斜視画像）が投影され、それをユーザ５０が視認する。

ここでは、眼鏡型表示装置１０の外部標定要素と測設点の位置は既知なので、上記のユーザ５０の視点で作成した投影面に地表面の測設点の位置を投影し、その投影位置に測設点の位置をマーキングあるいはガイドする測設点位置マーカを表示する。同心円状の測設点位置マーカの中心が設定された測設点の位置となる。この投影面は、ユーザ５０の正面の眼前数十ｃｍの位置に仮想的に設定され、この投影面には、ユーザ５０の視点から見た地表面上の各種の位置情報が表示される。

例えば、地表面の位置が特定された測設点Ｐｉがあるとする。この場合、測設点Ｐｉとユーザ５０の視点とを結ぶ方向線を設定し、この方向線とユーザ５０視点の投影面とが交わる該投影面上の点が、測設点の投影点ｐｉとなる。すなわち、ユーザ５０は、地表面の測設点Ｐｉを眼前に設定された投影面上の点ｐｉとして視認する。この処理は、表示画面作成部２８で行われる。同様な原理により、上記投影面上に反射プリズム７１の地表面上における位置の表示が行なわれる。

以上述べたように、ディスプレイ１１の表示画面には、ユーザ５０正面の眼前に設定されたユーザ視点の投影面が表示され、ユーザ５０の視点と測設点Ｐｉの設置予定位置とを結ぶ線と、前記投影面とが交差する前記投影面の位置に、測設点の設置予定位置ｐｉが表示される。なお、測設点がユーザ５０の視野から外れており、画面中に測設点が表示できない場合、図６（Ａ）のように測設点の方向を矢印等で表示する。

図７（Ａ）には、測設点が右斜め前方にある場合が示されている。図７（Ａ）の状態でユーザ５０が右に回転し、測設点を正面に捉えると、図７（Ｂ）の画像となる。更にユーザ５０が前方に進むと、測設点の位置を示す測設点位置マーカが画像中で手前に移動し、図７（Ｃ）の表示となる。

また、図７（Ｃ）には、反射プリズムのＸ−Ｙ位置（水平面内位置）が●印で表示されている。こうすることで、測設点の位置と反射プリズムの位置関係が把握し易くなる。ここでＸ−Ｙ軸は、ユーザ５０を基準として前方がＸ軸性方向、右がＹ軸正方向となうように設定されている。

図６や図７の表示を行う態様では、ユーザ５０を視点（基準位置）とした画像がディスプレイ１１に表示され、更にユーザ５０が回転し、あるいは移動することで、その内容がリアルタイムに変化する。この画像は、ユーザ５０の視点から見た内容となるので、ユーザ５０から見た測設点の方向と距離が直感的に把握し易く、高いガイド機能が得られる。

ＧＰＳ情報として、ユーザ５０が携帯するスマートフォン５１が備えるＧＰＳ機能を利用する形態も可能である。

上記の例では、反射プリズム７１の位置を眼鏡型表示装置１０の位置と見なしているが、両者の位置の差をオフセット設定値（補正値）として予め設定することもできる。例えば、ユーザ５０の頭部に対して、反射プリズム７１が右に３０ｃｍ、前方に２５ｃｍ、下方に５ｃｍオフセットした位置となるようにユーザ５０が計測用ポール７０を持つように努める場合を想定する。この場合、実測した反射プリズム７１の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対して、眼鏡型表示装置１０の位置を（Ｘ＋２５ｃｍ，Ｙ＋３０ｃｍ，Ｚ−５ｃｍ）と補正するようにする。こうすることで、反射プリズム７１の位置と眼鏡型表示装置１０の位置の差に起因する誤差の発生を低減できる。

（眼鏡型表示装置１０の外部標定要素の校正処理）
以下、眼鏡型表示装置１０の外部標定要素の校正処理について説明する。この処理では、ＴＳ６０が反射プリズム７１をロックし、ＴＳ６０が反射プリズム７１の測位を行っている状態において、ユーザ５０は自身の頭部に装着した眼鏡型表示装置１０のカメラ３０を用いて、ＴＳ６０を撮影する。この際、反射プリズム７１がなるべく眼鏡型表示装置１０の近くに位置するように留意する。

カメラ３０が撮影した画像はディスプレイ１１に表示され、ユーザ５０はそれを見ながらＴＳ６０に対する照準（視準）を行う。この際、撮影画面の中央にＴＳ６０を捉えるように努める。またこの際、照準を正確にするためにディスプレイ１１の画面上に十字線等のレチクルを表示してもよい。この処理では、カメラ３０が照準装置として利用される。

上記の照準を契機として、以下の校正処理が開始される。この処理が開始されると、ＴＳ６０による反射プリズム７１の測位データを眼鏡型表示装置１０は受信する。そして、反射プリズム７１の位置データを用いてＧＰＳ装置２４による測位データを校正する。

またこの状態では、カメラ３０がＴＳ６０を照準し、眼鏡型表示装置１０の光軸（カメラ３０の光軸）がＴＳ６０に向き、またＴＳ６０の光軸が反射プリズム７１に指向している。

なお、眼鏡型表示装置１０側の光学原点は、ユーザ５０の投影原点（視点）の位置とする。通常、眼鏡型表示装置１０の設計パラメータとして、利用するユーザの頭部として標準頭部モデルを用いてユーザの視点の位置（投影原点）の位置が設定されている。この設定位置を眼鏡型表示装置１０側の光学原点として利用する。

ＴＳ６０の光軸の方向のデータに基づき、カメラ３０の光軸の方向、つまり眼鏡型表示装置１０の向き（姿勢）が判る。例えば、ＴＳ６０の光軸が方位９０°を向いているならば、カメラ３０の光軸は方位２７０°を向いていることになる。この眼鏡型表示装置１０の向き（姿勢）を算出する処理が演算部２３で行なわれる。

そして、このＴＳ６０を利用して得た眼鏡型表示装置１０の向きデータを用いて、ジャイロセンサ２６および方位センサ２７の校正を行う。

こうして、ＧＰＳ装置２４の測位データと、ジャイロセンサ２６および方位センサ２７の方向の検出データの校正が行なわれる。この校正を間欠的に行うことで、ＧＰＳ装置２４の測位データと、ジャイロセンサ２６および方位センサ２７の方向の検出データの精度が保たれる。

カメラ３０がない場合、あるいはカメラ３０を利用せずに上記に校正を行うこともできる。この場合、目視で照準を行うための照準器を眼鏡部１２の前に配置可能な構造とする。そしてこの照準器を用いてＴＳ６０を目標として照準を行う。

上記の校正処理は、実質的に外部標定要素の算出を行っているのと等価であるので、眼鏡型表示装置１０の外部標定要素の算出処理と捉えることもできる。ここで説明した外部標定要素の校正と算出は、同時に行ってもよいし、一方のみを行ってもよい。

３．第３の実施形態
ＴＳ６０の測位機能、ＧＰＳ装置２４の測位機能、加速度センサ２５の加速度検出機能の一または複数を利用し、眼鏡型表示装置１０を頭部に装着したユーザ５０が移動中か否かを判定し、移動中は、ディスプレイ１１への画像表示を停止する態様も可能である。この場合、ユーザ５０が移動を止め、静止し、それが一定時間経過すると、画面表示が再開される。この機能を用いることで、ユーザ５０の移動中にディスプレイ１１の表示内容に気を取られ、段差や石に躓く等の事故が発生することを防止することができる。

４．第４の実施形態
加速度センサ２５および／またはジャイロセンサ２６により、眼鏡型表示装置１０を頭部に装着したユーザ５０の頭の動きを検出し、それを用いて眼鏡型表示装置１０の操作の少なくとも一部を行ってもよい。

また、安全性の確保や消費電力の低減を目的に、ユーザ５０の頭の動きの停止後の一定時間経過後にディスプレイ１１の表示を消し、ユーザ５０の頭の動きが検出されたことを契機として、ディスプレイ１１の表示を再開する態様も可能である。

５．第５の実施形態
ＴＳ６０が反射プリズム７１をロックしている状況において、計測用ポール７０を手にしたユーザ５０が急に素早く動くと、ロックが外れ、ＴＳ６０が反射プリズム７１を見失う場合がある。この場合、ＴＳ６０のターゲット探索機能により、反射プリズム７１の探索が行なわれるが、眼鏡型表示装置１０の側から探索をアシストする信号を送信することで、上記の探索をより迅速に行うことができる。

上記のアシストする信号の第１の態様として、ＧＰＳ装置２４が測定した眼鏡型表示装置１０の位置の情報をＴＳ６０に送る態様がある。この場合、ＴＳ６０が自身に対する眼鏡型表示装置１０の位置を認識し、その方向を算出することで、反射プリズム７１の探索範囲を絞る。これにより、反射プリズム７１の探索効率を高めることができる。

上記のアシストする信号の第２の態様として、眼鏡型表示装置１０の光軸の方向（正面の方向）の情報をＴＳ６０に送る態様がある。この場合、眼鏡型表示装置１０を頭部に装着したユーザ５０は、頭部または体を回転させ、ＴＳ６０を正面に見る状態とする。この段階で、ジャイロセンサ２６と方位センサ２７の検出情報に基づき、眼鏡型表示装置１０の光軸の方向（正面の方向）を検出し、その情報を通信部２１からＴＳ６０に送る。

この結果、ＴＳ６０は、眼鏡型表示装置１０（ユーザ５０）からＴＳ６０への方向を認識する。ここで、前出した校正処理により、ＴＳ６０と眼鏡型表示装置１０とは同じ座標系が共用されているので、眼鏡型表示装置１０（ユーザ５０）からＴＳ６０への方向がＴＳ６０の側で認識されることで、ＴＳ６０を視点とした眼鏡型表示装置１０（ユーザ５０）の方向が判る。

ユーザ５０は反射プリズム７１を装着した計測用ポール７０を携帯しているので、ＴＳ６０を視点とした眼鏡型表示装置１０（ユーザ５０）の方向が判ることで、ＴＳ６０から見た反射プリズム７１の方向が判る。この結果、ＴＳ６０は反射プリズム７１の探索範囲を絞ることができる。

上記第１の態様のアシスト信号と上記第２の態様のアシスト信号の両方を利用してもよい。眼鏡型表示装置１０を頭部に装着したユーザ５０がＴＳ６０を正面に見る場合に、カメラ３０が撮像した画像を用いてもよい。この場合、当該画像がディスプレイ１１に表示され、それを視認してユーザ５０はＴＳ６０を照準する。この場合、カメラ３０が照準装置として利用される。

６．第６の実施形態
ユーザ５０の顔が向いた方向を検出し、それに基づきディスプレイ１１に表示される画像の内容を切り替えてもよい。例えば、眼鏡型表示装置１０を頭部に装着したユーザ５０が１ｍ以上の遠くの地表部分を見ている場合に図６または図７の表示を行い、１ｍより近くの地表部分を見ている場合に図４または図５の表示を行う。

上記の動作では、例えば眼の高さ位置が１．７ｍのユーザ５０が１ｍ以上の遠くを見るように顔を上げた場合、その状態に対応する顔の正面の方向の水平方向に対する角度（例えば、俯角−６０°〜仰角＋３０°の範囲の角度）がジャイロセンサ２６で検出され、それに基づき図６または図７の表示を行う制御が行われる。また、例えば当該ユーザ５０が１ｍより近くを見るように顔を下方に向けた場合、その状態に対応する顔の正面の方向の水平方向に対する角度（例えば、俯角−６０°〜−９０°）がジャイロセンサ２６で検出され、それに基づく図４または図５の表示を行う制御が行われる。

ユーザ５０が測設点から離れている場合、図６や図７のユーザ視点の斜め上方向から地表を見た３Ｄ表示の方が測設点までの方向と距離を視覚的に把握し易い。他方で、ユーザ５０が測設点に近づいた状況では、図４や図５の鉛直上方の視点から見た画面表示の方が、より精密な位置合わせが行ない易い。上記の動作では、上記２つ表示形態の切り替えがユーザ５０の視線に対応した顔の向きにより行われる。

つまり、相対的に遠くを見た場合には、ユーザ５０が顔を上げるので、それが検出され、相対的に遠くを見た場合に対応した図６や図７のような３Ｄ表示が行なわれる。また、相対的に近くを見た場合には、ユーザ５０が下を向くので、それが検出され、鉛直上方の視点から見た図４や図５のような上方視点の平面表示が行なわれる。この画面表示の切り替えは、顔の向きに従って自動で行なわれるので、測設作業におけるユーザ５０の作業を邪魔しない。また、自然な視線の向きに対応した制御であるので、ユーザ５０の視線を乱すこともない。

以上述べたように、本実施形態では、ジャイロセンサ２６により、ユーザ５０の顔の向き（眼鏡型表示装置１０の向き）の変化を検出し、眼鏡型表示装置１０の光軸（正面の方向）が相対的に遠くの地表に向いている場合に、ディスプレイ１１にユーザ５０の視点から地表（測設点が設定された場所）を斜め上の方向から見た画像表示を選択する。また、眼鏡型表示装置１０の光軸（正面の方向）が相対的に近くの地表に向いている場合に、ディスプレイ１１に鉛直上方の視点から地表を見た画像表示を選択する。

なお、測設点を地表（地面）に設定した場合の例を説明したが、測設点が建物の床面に設定される場合もある。この場合、地表ではなく床面が対象となる。これは、他の実施形態の場合も同じである。

（その他）
眼鏡型表示装置１０への反射プリズム７１の測位情報の提供をＴＳ６０以外の装置から行ってもよい。例えば、ＴＳ６０を制御する制御コンピュータがＴＳ６０とは別に用意され、その制御コンピュータにＴＳ６０の測位情報が入力され、この測位情報が当該制御コンピュータから眼鏡型表示装置１０に送信される形態も可能である。

ターゲットとして反射プリズムを用いる例を説明したが、効率よく反射光が得られる対象（部材）であれば、ＴＳによる測位用のターゲットとして利用することができる。このようなターゲットとして、球形や円筒の形状を有したミラーが挙げられる。

眼鏡型表示装置１０に反射プリズムを配置し、この反射プリズムをターゲットとしてＴＳ６０による眼鏡型表示装置１０の測位を行う形態も可能である。この場合、当該反射プリズムの眼鏡型表示装置１０における位置は予め特定され、眼鏡型表示装置１０の光学原点に対するオフセットパラメータは予め取得されている。

この場合、当該反射プリズムの測位の際は、反射プリズム７１に覆い（カバー）を付け、反射プリズム７１での反射が生じないようにする。またこの場合、眼鏡部１２として、ＴＳ６０からの測距光を減衰またはカットする光学特性のものを採用し、ユーザ５０の目を保護してもよい。また、ユーザ５０が被るヘルメットや帽子に反射プリズムを装着する形態も可能である。

本明細書で開示する発明は、建設現場における墨出し測量や土木作業現場における各種の測量に利用できる。また本発明は、照度、風速、圧力、電界強度、微量元素等の測定、不純物測定、水質検査、建物の外観検査、崖や法面の外観検査、コンクリート面の外観検査等における位置の特定に利用できる。

（その他の開示事項）
本明細書で開示する発明は、方法の発明およびプログラムの発明として把握することもできる。

１０…眼鏡型表示装置、１１…ディスプレイ、１２…眼鏡部、２０…表示制御部、３０…カメラ、５０…ユーザ（作業員）、５１…スマートフォン（携帯型情報処理端末）、６０…ＴＳ（トータルステーション）、７０…計測用ポール、７１…反射プリズム。

Claims (10)

1. ユーザの頭部に装着され、該ユーザが視認する形態の表示部と、
   前記ユーザからの操作内容を受け付ける操作内容受付部と
   を備え、
   前記表示部には、
   レーザー光を用いた位置測定装置による測位用のターゲットの測位情報と、予め定められた前記ターゲットの設置予定位置との位置関係が画像表示され、
   前記画像表示の座標系として、複数が用意され、
   前記操作内容受付部は、前記ユーザによる前記複数の座標系の中の一つの指定を受け付ける位置情報表示装置。
2. ユーザの頭部に装着され、該ユーザが視認する形態の表示部と、
   前記ユーザからの操作内容を受け付ける操作内容受付部と
   を備え、
   前記表示部には、
   レーザー光を用いた位置測定装置による測位用のターゲットの測位情報と、予め定められた前記ターゲットの設置予定位置との位置関係が画像表示され、
   前記画像表示には、前記設置予定位置の精度を示す図形が表示され、
   前記操作内容受付部は、ユーザによる前記精度の変更に係る操作を受け付ける位置情報表示装置。
3. レーザー光を用いた位置測定装置による測位用のターゲットの測位情報を受け付ける受付部と、
   ユーザの頭部に装着され、該ユーザが視認する形態の表示部と、
   方向を検出するセンサと、
   ＧＮＳＳ位置測定装置と、
   演算部と
   を備え、
   前記表示部には、前記ユーザの視点から見た予め定められたターゲットの設置予定位置の方向と距離を示す画像が表示され、
   前記演算部は、前記測位用のターゲットの前記測位情報、前記センサが検出した方向の情報および前記ＧＮＳＳ位置測定装置が測定した位置の情報に基づき、前記ターゲットの設置予定位置の前記方向と前記距離を算出する位置情報表示装置。
4. 前記演算部は、
   当該位置情報表示装置の特定の方向を前記位置測定装置に向けた状態における前記位置測定装置による当該位置情報表示装置の測位情報に基づき、当該位置情報表示装置の外部標定要素の算出および／または前記方向を検出するセンサと前記ＧＮＳＳ位置測定装置の校正を行う請求項３に記載の位置情報表示装置。
5. 照準装置を更に備え、
   前記照準装置によって前記位置測定装置への照準を行うことで、前記当該位置情報表示装置の特定の方向を前記位置測定装置に向けた状態とする請求項４または５に記載の位置情報表示装置。
6. 当該位置情報表示装置から前記位置測定装置への方向の情報を前記位置測定装置に送る通信部を備える請求項３〜５のいずれか一項に記載の位置情報表示装置。
7. レーザー光を用いた位置測定装置による測位用のターゲットの測位情報を受け付ける受付部と、
   ユーザの頭部に装着され、該ユーザが視認する形態の表示部と、
   方向に係る情報を検出するセンサと
   を備え、
   前記方向に係る情報を検出するセンサにより、前記ユーザの前記頭部の動きが検出され、
   前記頭部の動きにより操作の少なくとも一部が行なわれる位置情報表示装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の位置情報表示装置を含み、
   前記位置測定装置は前記ターゲットを捕捉しロックした状態で前記ターゲットの測位を行い、
   該測位の終了後も前記ロックが維持される測量システム。
9. 請求項６に記載の位置情報表示装置からの該位置情報表示装置から前記位置測定装置への方向の情報に基づき、前記位置測定装置から見た前記位置情報表示装置の方向の算出が行われる測量システム。
10. 前記表示部には、前記ユーザの正面における眼前に設定された投影面が表示され、
    前記ユーザの視点と前記ターゲットの前記設置予定位置とを結ぶ線と、前記投影面とが交差する前記投影面の位置に、前記ターゲットの前記設置予定位置が表示される請求項１〜７のいずれか一項に記載の位置情報表示装置。
    
    
    

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