JP3300998B2 - 三次元座標測定装置 - Google Patents
三次元座標測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ある地点の三次元の位
置を測定する三次元座標測定装置に関する。
置を測定する三次元座標測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ある地点（目標点）Ｐの三次元の
位置を測定するために、その目標点Ｐに対して基準にな
る位置０からの距離Ｄと基準の方向からの方向角θｈお
よび水平面からの高度角θｖを測定することにより算出
する方法が実用化されている。概念図を示す図９により
更に詳細に説明すると、基準の位置０にトータルステー
ションを設置し、目標点の鉛直線上のＰ（ｘ，ｙ，ｚ）
点にコーナープリズムを置き、トータルステーションに
組み込まれている光波距離計によって基準の位置０とコ
ーナープリズム間の距離を求め、トータルステーション
の視準望遠鏡によってコーナープリズムを視準して、ト
ータルステーションに組み込まれているロータリーエン
コーダによって基準の方向からの方向角θｈおよび水平
面からの高度角θｖを計ることにより、目標点Ｐの三次
元座標Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）が算出される。
位置を測定するために、その目標点Ｐに対して基準にな
る位置０からの距離Ｄと基準の方向からの方向角θｈお
よび水平面からの高度角θｖを測定することにより算出
する方法が実用化されている。概念図を示す図９により
更に詳細に説明すると、基準の位置０にトータルステー
ションを設置し、目標点の鉛直線上のＰ（ｘ，ｙ，ｚ）
点にコーナープリズムを置き、トータルステーションに
組み込まれている光波距離計によって基準の位置０とコ
ーナープリズム間の距離を求め、トータルステーション
の視準望遠鏡によってコーナープリズムを視準して、ト
ータルステーションに組み込まれているロータリーエン
コーダによって基準の方向からの方向角θｈおよび水平
面からの高度角θｖを計ることにより、目標点Ｐの三次
元座標Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）が算出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のトータルステー
ションによる方法では、目標点にスタッフを垂直に立
て、トータルステーションの視準望遠鏡でコーナープリ
ズムを視準しなければならないので、取扱いが面倒であ
るとともに時間がかかるという不都合があった。また効
率よく多数の地点の位置を求めるためには、トータルス
テーションを操作し、目標点のコーナープリズムを視準
する人と、コーナープリズムを次の目標点に移動し、ト
ータルステーションの方向へコーナープリズムを向けて
設置する人との最低２人の作業者が必要であり、また目
標点で測定結果を知りたい場合やトータルステーション
側からコーナープリズム側に指示を出したい、あるいは
その逆の場合など、何等かの方法、例えば身ぶり手振り
や別にトランシーバーなどを使用して両者の間で通信す
る必要があった。また、トータルステーションで直接視
準できないような物陰や、コーナープリズムを目標点の
鉛直線上に直接置くことが難しい壁や天井などのような
場所にある目標点の測定は作業上非常に面倒であった。
ションによる方法では、目標点にスタッフを垂直に立
て、トータルステーションの視準望遠鏡でコーナープリ
ズムを視準しなければならないので、取扱いが面倒であ
るとともに時間がかかるという不都合があった。また効
率よく多数の地点の位置を求めるためには、トータルス
テーションを操作し、目標点のコーナープリズムを視準
する人と、コーナープリズムを次の目標点に移動し、ト
ータルステーションの方向へコーナープリズムを向けて
設置する人との最低２人の作業者が必要であり、また目
標点で測定結果を知りたい場合やトータルステーション
側からコーナープリズム側に指示を出したい、あるいは
その逆の場合など、何等かの方法、例えば身ぶり手振り
や別にトランシーバーなどを使用して両者の間で通信す
る必要があった。また、トータルステーションで直接視
準できないような物陰や、コーナープリズムを目標点の
鉛直線上に直接置くことが難しい壁や天井などのような
場所にある目標点の測定は作業上非常に面倒であった。
【０００４】本発明は、上述のような従来の課題を解決
するためになされたもので、視準望遠鏡でコーナープリ
ズムを視準する必要がなく、且つスタッフを垂直に立て
なくても測定することができる三次元座標測定装置を提
供することを目的とし、また、ただ一人の作業者で測定
を行なうことができ、かつ作業者が測定結果などのデー
タを常にその場で利用できて作業を効率化することがで
きる三次元座標測定装置を提供することを目的とするも
のである。
するためになされたもので、視準望遠鏡でコーナープリ
ズムを視準する必要がなく、且つスタッフを垂直に立て
なくても測定することができる三次元座標測定装置を提
供することを目的とし、また、ただ一人の作業者で測定
を行なうことができ、かつ作業者が測定結果などのデー
タを常にその場で利用できて作業を効率化することがで
きる三次元座標測定装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００５】又、反射手段にプリズムを用いた場合には
プリズムで反射される光の他、ガラス面で反射される光
や壁等で反射される光を受光するという欠点があるが、
本発明は、受光手段がガラス面等で反射される光を受光
せずＳ／Ｎ比の良い信号を得て、測定精度の高い測定値
を得ることをも目的とする。
プリズムで反射される光の他、ガラス面で反射される光
や壁等で反射される光を受光するという欠点があるが、
本発明は、受光手段がガラス面等で反射される光を受光
せずＳ／Ｎ比の良い信号を得て、測定精度の高い測定値
を得ることをも目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的の１つを達成す
るためには、請求項１記載の発明は、装置本体とスタッ
フと処理装置とから成り、該装置本体は、鉛直軸回りに
回転する回転部に鉛直軸回りに互いに適当な角度離され
て配置され、第１及び第２の出射光を夫々鉛直軸に対し
て互いに反対方向に適当な角度傾けた平面内で且つ適当
な発散角を持たせて出射させる第１及び第２の送光手段
と、該第１及び第２の送光手段から出射されかつ前記ス
タッフで反射された第１及び第２の出射光を夫々受光し
電気信号に変換する第１及び第２の受光手段と、該第１
及び第２の受光手段が前記第１及び第２の出射光を夫々
受光した瞬間の水平角を検出する水平角検出手段とを具
備し、前記スタッフは、測定地点に押しあてる測定端と
それから所定の間隔をおいて配置された３個以上の反射
手段とを具備し、前記処理装置は、前記装置本体とスタ
ッフのどちらか一方に配設され、前記水平角検出手段で
検出した水平角から測定地点に押しあてたスタッフの測
定端の三次元座標を算出するものであることを特徴と
し、上記目的の他の１つを達成するために請求項２記載
の発明は、前記装置本体は、前記スタッフとの間の通信
を行なう通信手段を有し、前記スタッフは前記装置本体
との通信を行なう通信手段と、前記三次元座標等を表示
する表示装置とを有することを特徴とする。
るためには、請求項１記載の発明は、装置本体とスタッ
フと処理装置とから成り、該装置本体は、鉛直軸回りに
回転する回転部に鉛直軸回りに互いに適当な角度離され
て配置され、第１及び第２の出射光を夫々鉛直軸に対し
て互いに反対方向に適当な角度傾けた平面内で且つ適当
な発散角を持たせて出射させる第１及び第２の送光手段
と、該第１及び第２の送光手段から出射されかつ前記ス
タッフで反射された第１及び第２の出射光を夫々受光し
電気信号に変換する第１及び第２の受光手段と、該第１
及び第２の受光手段が前記第１及び第２の出射光を夫々
受光した瞬間の水平角を検出する水平角検出手段とを具
備し、前記スタッフは、測定地点に押しあてる測定端と
それから所定の間隔をおいて配置された３個以上の反射
手段とを具備し、前記処理装置は、前記装置本体とスタ
ッフのどちらか一方に配設され、前記水平角検出手段で
検出した水平角から測定地点に押しあてたスタッフの測
定端の三次元座標を算出するものであることを特徴と
し、上記目的の他の１つを達成するために請求項２記載
の発明は、前記装置本体は、前記スタッフとの間の通信
を行なう通信手段を有し、前記スタッフは前記装置本体
との通信を行なう通信手段と、前記三次元座標等を表示
する表示装置とを有することを特徴とする。
【０００７】又、上記目的の他の１つを達成するため
に、請求項１１記載の発明は、前記送光手段の射出する
射出光は直線偏光の光であり、前記受光手段に前記直線
偏光の光の偏光面と同じ方向の偏光軸を有する偏光板フ
ィルターを備えた請求項１乃至請求項１０記載の三次元
座標測定装置であり、請求項１２記載の発明は、前記送
光手段の射出する射出光は直線偏光の光であり、前記反
射手段は前記射出光の偏光面に対して主軸が約４５度傾
いた１／４波長板を入射面及び射出面に備え、前記受光
手段は前記射出光の偏光面に対して偏光軸が９０度傾い
た偏光板フィルターを備えた請求項１乃至請求項１０記
載の三次元座標測定装置であり、請求項１３記載の発明
は、前記送光手段の射出する光は円偏光の射出円偏光光
であり、前記反射手段は入射面及び射出面に同じ向きの
主軸を有する１／４波長板を備え、前記受光手段は受光
１／４波長板と偏光フィルターとを備え、前記受光１／
４波長板と前記偏光フィルターとは、前記射出円偏光光
とは逆向きの回転の円偏光光を透過させるように互いに
配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０記
載の三次元座標測定装置である。
に、請求項１１記載の発明は、前記送光手段の射出する
射出光は直線偏光の光であり、前記受光手段に前記直線
偏光の光の偏光面と同じ方向の偏光軸を有する偏光板フ
ィルターを備えた請求項１乃至請求項１０記載の三次元
座標測定装置であり、請求項１２記載の発明は、前記送
光手段の射出する射出光は直線偏光の光であり、前記反
射手段は前記射出光の偏光面に対して主軸が約４５度傾
いた１／４波長板を入射面及び射出面に備え、前記受光
手段は前記射出光の偏光面に対して偏光軸が９０度傾い
た偏光板フィルターを備えた請求項１乃至請求項１０記
載の三次元座標測定装置であり、請求項１３記載の発明
は、前記送光手段の射出する光は円偏光の射出円偏光光
であり、前記反射手段は入射面及び射出面に同じ向きの
主軸を有する１／４波長板を備え、前記受光手段は受光
１／４波長板と偏光フィルターとを備え、前記受光１／
４波長板と前記偏光フィルターとは、前記射出円偏光光
とは逆向きの回転の円偏光光を透過させるように互いに
配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０記
載の三次元座標測定装置である。
【０００８】
【作用】請求項１に記載の発明によれば、図１において
装置本体１の回転部４が回転すると、第１及び第２の送
光手段から出射された一対の平面状の出射光５ａ，５ｂ
は図１に示すように、スタッフ２の反射手段例えば各コ
ーナープリズム１５1，１５2，１５3で順次反射され、
第１の出射光５ａに対しては、コーナープリズムの個数
分の回数の反射光が第１の受光手段の受光部に受光され
る。同様に第２の出射光５ｂに対しては第１の出射光５
ａとは逆の順に各コーナープリズム１５3，１５2，１５
1で反射され第２の受光手段の受光部に受光され、各反
射光が受光された瞬間の水平角が水平角検出手段て検出
され、処理装置に入力される。処理装置は、検出された
水平角、装置本体の位置、第１及び第２の出射光の配置
の定数及びスタッフのコーナープリズムの配置の定数よ
りスタッフの測定端の位置（三次元座標）を計算する。
装置本体１の回転部４が回転すると、第１及び第２の送
光手段から出射された一対の平面状の出射光５ａ，５ｂ
は図１に示すように、スタッフ２の反射手段例えば各コ
ーナープリズム１５1，１５2，１５3で順次反射され、
第１の出射光５ａに対しては、コーナープリズムの個数
分の回数の反射光が第１の受光手段の受光部に受光され
る。同様に第２の出射光５ｂに対しては第１の出射光５
ａとは逆の順に各コーナープリズム１５3，１５2，１５
1で反射され第２の受光手段の受光部に受光され、各反
射光が受光された瞬間の水平角が水平角検出手段て検出
され、処理装置に入力される。処理装置は、検出された
水平角、装置本体の位置、第１及び第２の出射光の配置
の定数及びスタッフのコーナープリズムの配置の定数よ
りスタッフの測定端の位置（三次元座標）を計算する。
【０００９】なお、図１に示すようにスタッフを縦に配
置する場合ばかりでなく、スタッフを横に配置して三次
元座標の測定を行うこともあり、そのときには第１の射
出光５ａが各コーナープリズム１５1，１５2，１５3で
反射されれば、第２射出光５ｂもそれと同じ順に反射さ
れる。
置する場合ばかりでなく、スタッフを横に配置して三次
元座標の測定を行うこともあり、そのときには第１の射
出光５ａが各コーナープリズム１５1，１５2，１５3で
反射されれば、第２射出光５ｂもそれと同じ順に反射さ
れる。
【００１０】請求項２に記載の発明によれば、計算によ
り得られたスタッフの測定端の三次元座標は通信手段で
スタッフに送られスタッフに配設された表示器に表示さ
れ、あるいは水平角検出手段により検出された水平角が
通信手段によりスタッフに送られ、スタッフに配置され
た処理装置で計算された前記三次元座標は前記表示器に
表示される。
り得られたスタッフの測定端の三次元座標は通信手段で
スタッフに送られスタッフに配設された表示器に表示さ
れ、あるいは水平角検出手段により検出された水平角が
通信手段によりスタッフに送られ、スタッフに配置され
た処理装置で計算された前記三次元座標は前記表示器に
表示される。
【００１１】前記処理装置により行なわれる目標点の三
次元座標の計算は、以下のような理論に基づいて行なわ
れる。地図等を作成するための基準となる三次元直交座
標系を測量座標系と呼ぶことにし、目標点の座標はこの
座標で求めるものとする。
次元座標の計算は、以下のような理論に基づいて行なわ
れる。地図等を作成するための基準となる三次元直交座
標系を測量座標系と呼ぶことにし、目標点の座標はこの
座標で求めるものとする。
【００１２】その前提として以下の事項が既知であると
する。 a) 測量座標系での装置本体の基準となる点の三次元座
標。装置本体の基準となる点を、一対の出射光の平面と
装置本体の回転軸（鉛直軸）との交点、すなわち、測量
座標系の原点（０，０，０）とする。測量座標系のＸ軸
は原点を通る東西方向の直線であり、東方向を正とし、
Ｙ軸は原点を通る南北方向の直線であり、北方向を正と
し、Ｚ軸は原点を通る鉛直線であり、上方を正とする。
する。 a) 測量座標系での装置本体の基準となる点の三次元座
標。装置本体の基準となる点を、一対の出射光の平面と
装置本体の回転軸（鉛直軸）との交点、すなわち、測量
座標系の原点（０，０，０）とする。測量座標系のＸ軸
は原点を通る東西方向の直線であり、東方向を正とし、
Ｙ軸は原点を通る南北方向の直線であり、北方向を正と
し、Ｚ軸は原点を通る鉛直線であり、上方を正とする。
【００１３】b) 水平角を示すエンコーダの出力が０の
瞬間での前記一対の出射光が形成する２平面の方程式
は、 ａ0Ｘ＋ｂ0Ｙ＋ｃ0Ｚ＝０ (1) ｄ0Ｘ＋ｅ0Ｙ＋ｆ0Ｚ＝０ (2) (1)式は第１の送光手段の出射光の平面の方程式であ
り、ａ0，ｂ0，ｃ0はその係数である。また(2)式は第２
の送光手段の出射光の平面の方程式であり、ｄ0，ｅ0，
ｆ0はその係数である。
瞬間での前記一対の出射光が形成する２平面の方程式
は、 ａ0Ｘ＋ｂ0Ｙ＋ｃ0Ｚ＝０ (1) ｄ0Ｘ＋ｅ0Ｙ＋ｆ0Ｚ＝０ (2) (1)式は第１の送光手段の出射光の平面の方程式であ
り、ａ0，ｂ0，ｃ0はその係数である。また(2)式は第２
の送光手段の出射光の平面の方程式であり、ｄ0，ｅ0，
ｆ0はその係数である。
【００１４】c) スタッフ固有の座標系での座標として
与えられた例えば３個のコーナープリズムと測定端の相
対的位置関係。 スタッフ固有の座標系は、スタッフ先端の測定端を原点
［座標値（０，０，０）］とし、この原点と少なくとも
３個のコーナープリズムのうち原点ともっとも離れてい
るコーナープリズムを結ぶ直線をｚ軸とし、原点より当
該コーナープリズムに向う方向を正とする。原点を通り
ｚ軸に直角でスタッフの前後方向の直線をｙ軸とし、後
方向を正とするものである。スタッフは目標点に測定端
が押し当てられて固定されているものとする。装置本体
の回転部が回転し、第１及び第２の送光手段から出射す
る一対の光がスタッフのコーナープリズムで反射して第
１及び第２受光手段の受光部で夫々受光された瞬間の水
平角が水平角検出手段で検出されるので、その瞬間の夫
々の光の平面の方程式が水平角を示すエンコーダの出力
が０の時の夫々の平面を夫々の水平角だけ回転した平面
の方程式として得ることができる。すなわち、第１及び
第２の出射光の平面が第ｊ番目のコーナープリズム上に
ある瞬間の平面の方程式は、 ａjＸ＋ｂjＹ＋ｃjＺ＝０ (3) ｄjＸ＋ｅjＹ＋ｆjＺ＝０ (4) 第１番目の出射光が第ｊ番目のコーナープリズム上にあ
る瞬間のエンコーダの出力をαjとすると、(3)式中の係
数ａj，ｂj，ｃjは(1)式中の係数より下記のように計算
される。 ａj＝ａ0cos αj＋ｂ0sin αj (5) ｂj＝−ａ0sin αj＋ｂ0cos αj (6) cj＝ｃ0 (7) 同様に、第２番目の出射光が第ｊ番目のコーナープリズ
ム上にある瞬間のエンコーダの出力をβjとすると、(4)
式中の係数ｄj，ｅj，ｆjは(2)式中の係数より下記のよ
うに計算される。 ｄj＝ｄ0cos βj＋ｅ0sin βj (8) ｅj＝−ｄ0sin βj＋ｅ0cos βj (9) ｆj＝ｆ0 (10) (3)(4)式の方程式で表される２つの光の平面は、測量座
標系の空間で交差し、その交線は装置本体の基準となる
点（測量座標系の原点０（０，０，０））と該１個のコ
ーナープリズムの光学的な中心を結ぶ直線であり、その
方程式は(3)(4)式で表わされる２つの平面の方程式から
求めることができる。
与えられた例えば３個のコーナープリズムと測定端の相
対的位置関係。 スタッフ固有の座標系は、スタッフ先端の測定端を原点
［座標値（０，０，０）］とし、この原点と少なくとも
３個のコーナープリズムのうち原点ともっとも離れてい
るコーナープリズムを結ぶ直線をｚ軸とし、原点より当
該コーナープリズムに向う方向を正とする。原点を通り
ｚ軸に直角でスタッフの前後方向の直線をｙ軸とし、後
方向を正とするものである。スタッフは目標点に測定端
が押し当てられて固定されているものとする。装置本体
の回転部が回転し、第１及び第２の送光手段から出射す
る一対の光がスタッフのコーナープリズムで反射して第
１及び第２受光手段の受光部で夫々受光された瞬間の水
平角が水平角検出手段で検出されるので、その瞬間の夫
々の光の平面の方程式が水平角を示すエンコーダの出力
が０の時の夫々の平面を夫々の水平角だけ回転した平面
の方程式として得ることができる。すなわち、第１及び
第２の出射光の平面が第ｊ番目のコーナープリズム上に
ある瞬間の平面の方程式は、 ａjＸ＋ｂjＹ＋ｃjＺ＝０ (3) ｄjＸ＋ｅjＹ＋ｆjＺ＝０ (4) 第１番目の出射光が第ｊ番目のコーナープリズム上にあ
る瞬間のエンコーダの出力をαjとすると、(3)式中の係
数ａj，ｂj，ｃjは(1)式中の係数より下記のように計算
される。 ａj＝ａ0cos αj＋ｂ0sin αj (5) ｂj＝−ａ0sin αj＋ｂ0cos αj (6) cj＝ｃ0 (7) 同様に、第２番目の出射光が第ｊ番目のコーナープリズ
ム上にある瞬間のエンコーダの出力をβjとすると、(4)
式中の係数ｄj，ｅj，ｆjは(2)式中の係数より下記のよ
うに計算される。 ｄj＝ｄ0cos βj＋ｅ0sin βj (8) ｅj＝−ｄ0sin βj＋ｅ0cos βj (9) ｆj＝ｆ0 (10) (3)(4)式の方程式で表される２つの光の平面は、測量座
標系の空間で交差し、その交線は装置本体の基準となる
点（測量座標系の原点０（０，０，０））と該１個のコ
ーナープリズムの光学的な中心を結ぶ直線であり、その
方程式は(3)(4)式で表わされる２つの平面の方程式から
求めることができる。
【００１５】
【数１】
【００１６】上記交線の方程式は上式において、ｌj，
ｍjおよびｎjは直線の方向余弦であり、(5)〜(10)式で
表される係数により下記のように計算される。
ｍjおよびｎjは直線の方向余弦であり、(5)〜(10)式で
表される係数により下記のように計算される。
【００１７】
【数２】
【００１８】(3)〜(15)式を３個のコーナープリズムに
適用することにより装置本体の基準となる点と３個のコ
ーナープリズムとを結ぶ直線の方程式(16)(17)(18)を得
る。
適用することにより装置本体の基準となる点と３個のコ
ーナープリズムとを結ぶ直線の方程式(16)(17)(18)を得
る。
【００１９】
【数３】
【００２０】(16)(17)(18)は第１番目、第２番目及び第
３番目のコーナープリズムの測量座標系における三次元
座標を満足するので、下記の条件式をたてることができ
る。
３番目のコーナープリズムの測量座標系における三次元
座標を満足するので、下記の条件式をたてることができ
る。
【００２１】
【数４】
【００２２】上式中（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）（Ｘ2，Ｙ2，
Ｚ2）（Ｘ3，Ｙ3，Ｚ3）は、夫々第１番目、第２番目及
び第３番目のコーナープリズムの測量座標系における三
次元座標であり、未知数である。上記３式中には６個の
条件式と９個の未知数が含まれ、このままでは解くこと
ができない。そこで既知である３個のコーナープリズム
間の距離を未知数で表わす下記の３個の条件式を加える
ことにより、未知数で３個のコーナープリズムの測量座
標系における三次元座標を求めることができる。
Ｚ2）（Ｘ3，Ｙ3，Ｚ3）は、夫々第１番目、第２番目及
び第３番目のコーナープリズムの測量座標系における三
次元座標であり、未知数である。上記３式中には６個の
条件式と９個の未知数が含まれ、このままでは解くこと
ができない。そこで既知である３個のコーナープリズム
間の距離を未知数で表わす下記の３個の条件式を加える
ことにより、未知数で３個のコーナープリズムの測量座
標系における三次元座標を求めることができる。
【００２３】
【数５】
【００２４】(22)(23)(24)式中の（ｘ1，ｙ1，ｚ1）
（ｘ2，ｙ2，ｚ2）（ｘ3，ｙ3，ｚ3）は夫々第１番目，
第２番目及び第３番目のコーナープリズムのスタッフ固
有の座標系における三次元座標であり、既知である。
（ｘ2，ｙ2，ｚ2）（ｘ3，ｙ3，ｚ3）は夫々第１番目，
第２番目及び第３番目のコーナープリズムのスタッフ固
有の座標系における三次元座標であり、既知である。
【００２５】次にスタッフの測定端の測量座標系におけ
る三次元座標を求める。それにはスタッフ固有の座標系
から測量座標系への座標変換の変換係数を求めることが
必要である。変換係数は、３個の回転要素と３個のシフ
ト量とから成り、すでに求まっている３個のコーナープ
リズムの測量座標系での座標と対応するスタッフ固有の
座標系における座標を使って求められる。
る三次元座標を求める。それにはスタッフ固有の座標系
から測量座標系への座標変換の変換係数を求めることが
必要である。変換係数は、３個の回転要素と３個のシフ
ト量とから成り、すでに求まっている３個のコーナープ
リズムの測量座標系での座標と対応するスタッフ固有の
座標系における座標を使って求められる。
【００２６】測量座標とスタッフ座標との関係は、行列
式を使って下記のように表わすことができる。
式を使って下記のように表わすことができる。
【００２７】
【数６】
【００２８】(25)式において（Ｘ，Ｙ，Ｚ）および
（ｘ，ｙ，ｚ）はそれぞれ同一点の測量座標系及びスタ
ッフ固有の座標系の座標であり、Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0はシフ
ト量，κ，ψ，ωは回転角である。コーナープリズムの
スタッフ固有の座標系の座標は既知であり、また測量座
標系の座標も前段階で求まっているから、未知数はシフ
ト量と回転角の６個のパラメータである。
（ｘ，ｙ，ｚ）はそれぞれ同一点の測量座標系及びスタ
ッフ固有の座標系の座標であり、Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0はシフ
ト量，κ，ψ，ωは回転角である。コーナープリズムの
スタッフ固有の座標系の座標は既知であり、また測量座
標系の座標も前段階で求まっているから、未知数はシフ
ト量と回転角の６個のパラメータである。
【００２９】第１番目，第２番目及び第３番目の３個の
コーナープリズムに対して(25)式をたてることにより６
個の未知数を含む９個の条件式ができるので、最小二乗
法等を利用して６個の未知数（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0，κ，
ψ，ω）の最適値を求める。
コーナープリズムに対して(25)式をたてることにより６
個の未知数を含む９個の条件式ができるので、最小二乗
法等を利用して６個の未知数（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0，κ，
ψ，ω）の最適値を求める。
【００３０】スタッフ先端の測定端のスタッフ固有の座
標系の座標は既知であり、(25)式で表わされる座標変換
式の未知数（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0，κ，ψ，ω）はすでに求
まっているので、これを(25)式に代入することによりス
タッフ先端の測定端の測量座標系の座標を計算する。ス
タッフの測定端のスタッフ固有の座標系の座標は前述の
ように（０，０，０）と定義しているので、結果的には
スタッフの測定端の測量座標系の座標はシフト量
（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）と一致する。
標系の座標は既知であり、(25)式で表わされる座標変換
式の未知数（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0，κ，ψ，ω）はすでに求
まっているので、これを(25)式に代入することによりス
タッフ先端の測定端の測量座標系の座標を計算する。ス
タッフの測定端のスタッフ固有の座標系の座標は前述の
ように（０，０，０）と定義しているので、結果的には
スタッフの測定端の測量座標系の座標はシフト量
（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）と一致する。
【００３１】請求項１１記載の発明によれば、受光手段
が備えた偏光板フィルターは送光手段の射出する直線偏
光光の偏光面と同じ方向の偏光軸を有しているので、該
直線偏光光の偏光面とは異なる偏光面を有する光を透過
させない作用を営む。
が備えた偏光板フィルターは送光手段の射出する直線偏
光光の偏光面と同じ方向の偏光軸を有しているので、該
直線偏光光の偏光面とは異なる偏光面を有する光を透過
させない作用を営む。
【００３２】請求項１２の発明によれば、反射手段が備
える、射出光の偏光面に対して主軸が約４５度傾いた１
／４波長板は反射光の偏光面の方向を射出光の偏光面の
方向から９０度傾ける作用を営み、偏光軸が前記射出光
の偏光面に対して９０度傾いた偏光板フィルターは、前
記９０度傾いた偏光面を有する反射光とは異なる偏光面
を有する光を透過させない作用を営む。
える、射出光の偏光面に対して主軸が約４５度傾いた１
／４波長板は反射光の偏光面の方向を射出光の偏光面の
方向から９０度傾ける作用を営み、偏光軸が前記射出光
の偏光面に対して９０度傾いた偏光板フィルターは、前
記９０度傾いた偏光面を有する反射光とは異なる偏光面
を有する光を透過させない作用を営む。
【００３３】請求項１３記載の発明によれば、前記送光
手段の射出する光は円偏光の射出円偏光光であり、前記
反射手段は入射面及び射出面に同じ向きの主軸を有する
１／４波長板を備えているので、射出手段の射出した射
出円偏光光は、前記１／４波長板を透過して前記反射手
段で反射され、次いで前記１／４波長板の裏面に入射し
てこれを透過すると、例えば右回転の射出円偏光光は左
回転の円偏光光になる等、前記射出円偏光光とは逆向き
の円偏光光となる。前記受光手段は受光１／４波長板と
偏光フィルターとを備え、前記受光１／４波長板と前記
偏光フィルタとは、前記射出円偏光光とは逆向きの回転
の円偏光光を透過させるように互いに配置されているの
で、窓等で反射された前記射出円偏光光と同じ向きの円
偏光光は受光手段に到達しない。
手段の射出する光は円偏光の射出円偏光光であり、前記
反射手段は入射面及び射出面に同じ向きの主軸を有する
１／４波長板を備えているので、射出手段の射出した射
出円偏光光は、前記１／４波長板を透過して前記反射手
段で反射され、次いで前記１／４波長板の裏面に入射し
てこれを透過すると、例えば右回転の射出円偏光光は左
回転の円偏光光になる等、前記射出円偏光光とは逆向き
の円偏光光となる。前記受光手段は受光１／４波長板と
偏光フィルターとを備え、前記受光１／４波長板と前記
偏光フィルタとは、前記射出円偏光光とは逆向きの回転
の円偏光光を透過させるように互いに配置されているの
で、窓等で反射された前記射出円偏光光と同じ向きの円
偏光光は受光手段に到達しない。
【００３４】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１及び２において、１は装置本体，２はスタッフ
である。装置本体１には、図２に示すように鉛直に配置
された回転軸３の回りに回転可能な回転部４が設けら
れ、回転部４には、第１及び第２の出射光５ａ，５ｂを
出射する第１及び第２の送光手段６ａ，６ｂと第１及び
第２の受光手段７ａ，７ｂ（図６）と回転軸３の回転角
を検出するエンコーダ、水平角検出回路、処理装置及び
通信装置（図７，図８）と通信手段として電波を使用す
る場合にはアンテナ８が搭載されており、回転部４は適
当な速度で一方向に回転する。
る。図１及び２において、１は装置本体，２はスタッフ
である。装置本体１には、図２に示すように鉛直に配置
された回転軸３の回りに回転可能な回転部４が設けら
れ、回転部４には、第１及び第２の出射光５ａ，５ｂを
出射する第１及び第２の送光手段６ａ，６ｂと第１及び
第２の受光手段７ａ，７ｂ（図６）と回転軸３の回転角
を検出するエンコーダ、水平角検出回路、処理装置及び
通信装置（図７，図８）と通信手段として電波を使用す
る場合にはアンテナ８が搭載されており、回転部４は適
当な速度で一方向に回転する。
【００３５】第１及び第２の送光手段６ａ，６ｂは、図
３に明示するように、夫々光源９ａ，９ｂ、コリメータ
レンズ１０ａ，１０ｂ及びシリンドリカルリンズ１１
ａ，１１ｂとから成り、光源９ａ，９ｂからでた適当な
周波数で強度変調された光がコリメータレンズ１０，１
０ｂによって平行光にされ、シリンドリカルレンズ１１
ａ，１１ｂによって平面状に約９０°に発散されて夫々
第１の出射光５ａ及び第２の出射光５ｂを出射する。第
１の送光手段６ａのコリメータレンズ１０ａの光軸１２
ａは略水平に配置され、シリンドリカルレンズ１１ａの
円筒面の軸はコリメータレンズ１０ａの光軸１２ａに直
交しかつ水平に対し約４５°傾けられているため、第１
の出射光５ａが作る平面は水平に対して約４５゜だけ逆
に傾き、発散の中央の方向は略水平になる。第２の送光
手段６ｂのコリメータレンズ１０ｂの光軸１２ａはコリ
メータレンズ１０ａの光軸１２ａに対して水平面内で約
９０°離れ、かつシリンドリカルレンズ１１ｂの軸はシ
リンドリカルレンズ１１ａと反対の方向に水平に対して
約４５°傾けられているため、第１の出射光５ａ及び第
２の出射光５ｂが作る平面は２つのコリメータレンズ１
０ａ，１０ｂの光軸１２ａ，１２ｂの中央の方向に対し
て対称の位置関係を呈し、逆ハの字型を呈している。第
１及び第２の出射光５ａ，５ｂの発散角及びアライメン
トの角度は４５°，９０°に限定する必要はなく、これ
らの光が交差しないように角度を決める。第１及び第２
の受光手段７ａ，７ｂの受光部１３ａ，１３ｂは、図４
に示すように、夫々第１及び第２のシリンドリカルレン
ズ１１ａ，１１ｂの中心からコーナープリズム（後述）
の有効径以内の距離Ｌで、第１及び第２の出射光５ａ，
５ｂが形成する平面内に配置される。かくして第１及び
第２の出射光５ａ，５ｂが形成する面がコーナープリズ
ムの光学的中心を通過した時、第１送光手段６ａ，コー
ナープリズム及び第１の受光手段７ａの受光部１３ａと
第２送光手段６ｂ，コーナープリズム及び第２の受光手
段７ｂの受光部１３ｂが夫々同一平面内に位置され、そ
の時の希望する水平角を検出することができる。
３に明示するように、夫々光源９ａ，９ｂ、コリメータ
レンズ１０ａ，１０ｂ及びシリンドリカルリンズ１１
ａ，１１ｂとから成り、光源９ａ，９ｂからでた適当な
周波数で強度変調された光がコリメータレンズ１０，１
０ｂによって平行光にされ、シリンドリカルレンズ１１
ａ，１１ｂによって平面状に約９０°に発散されて夫々
第１の出射光５ａ及び第２の出射光５ｂを出射する。第
１の送光手段６ａのコリメータレンズ１０ａの光軸１２
ａは略水平に配置され、シリンドリカルレンズ１１ａの
円筒面の軸はコリメータレンズ１０ａの光軸１２ａに直
交しかつ水平に対し約４５°傾けられているため、第１
の出射光５ａが作る平面は水平に対して約４５゜だけ逆
に傾き、発散の中央の方向は略水平になる。第２の送光
手段６ｂのコリメータレンズ１０ｂの光軸１２ａはコリ
メータレンズ１０ａの光軸１２ａに対して水平面内で約
９０°離れ、かつシリンドリカルレンズ１１ｂの軸はシ
リンドリカルレンズ１１ａと反対の方向に水平に対して
約４５°傾けられているため、第１の出射光５ａ及び第
２の出射光５ｂが作る平面は２つのコリメータレンズ１
０ａ，１０ｂの光軸１２ａ，１２ｂの中央の方向に対し
て対称の位置関係を呈し、逆ハの字型を呈している。第
１及び第２の出射光５ａ，５ｂの発散角及びアライメン
トの角度は４５°，９０°に限定する必要はなく、これ
らの光が交差しないように角度を決める。第１及び第２
の受光手段７ａ，７ｂの受光部１３ａ，１３ｂは、図４
に示すように、夫々第１及び第２のシリンドリカルレン
ズ１１ａ，１１ｂの中心からコーナープリズム（後述）
の有効径以内の距離Ｌで、第１及び第２の出射光５ａ，
５ｂが形成する平面内に配置される。かくして第１及び
第２の出射光５ａ，５ｂが形成する面がコーナープリズ
ムの光学的中心を通過した時、第１送光手段６ａ，コー
ナープリズム及び第１の受光手段７ａの受光部１３ａと
第２送光手段６ｂ，コーナープリズム及び第２の受光手
段７ｂの受光部１３ｂが夫々同一平面内に位置され、そ
の時の希望する水平角を検出することができる。
【００３６】スタッフ２は、図５に示すように適当な長
さを有し、一端（測定端）１４で目標点を指示できるよ
うに尖った形状になっている。スタッフ２には、例えば
３個のコーナープリズム１５1，１５2，１５3が固設さ
れ、コーナープリズム１５2はコーナープリズム１５1と
１５2を結ぶ直線から僅か偏位されている。このように
コーナープリズム１５2を僅かに偏位させると、スタッ
フ２の前記直線回りの回転に起因する測定誤差を消去す
ることができ、また端部が曲がっているスタッフの一端
（測定端）の座標を計測する場合に都合がよい。また、
コーナープリズム１５1と１５2間と、コーナープリズム
１５2と１５3間の距離が異なるように配置されている。
コーナープリズム１５1，１５2，１５3を不等間隔に配
置すると、検出された水平角からスタッフ２の一端が上
方にあるのかあるいは下方にあるのかを判別することが
できる。測定端１４からコーナープリズム１５3までの
長さは使用し易い適当な長さにする。スタッフ２の上部
には、通信手段として例えば電波を使用した場合、アン
テナ１６が取付けられ、スタッフ２のコーナープリズム
１５1，１５2，１５3の設置面とは反対面には表示器
（図７，図８）を装着し、通信装置（図７，図８）を内
蔵するケース１８が取付けられる。
さを有し、一端（測定端）１４で目標点を指示できるよ
うに尖った形状になっている。スタッフ２には、例えば
３個のコーナープリズム１５1，１５2，１５3が固設さ
れ、コーナープリズム１５2はコーナープリズム１５1と
１５2を結ぶ直線から僅か偏位されている。このように
コーナープリズム１５2を僅かに偏位させると、スタッ
フ２の前記直線回りの回転に起因する測定誤差を消去す
ることができ、また端部が曲がっているスタッフの一端
（測定端）の座標を計測する場合に都合がよい。また、
コーナープリズム１５1と１５2間と、コーナープリズム
１５2と１５3間の距離が異なるように配置されている。
コーナープリズム１５1，１５2，１５3を不等間隔に配
置すると、検出された水平角からスタッフ２の一端が上
方にあるのかあるいは下方にあるのかを判別することが
できる。測定端１４からコーナープリズム１５3までの
長さは使用し易い適当な長さにする。スタッフ２の上部
には、通信手段として例えば電波を使用した場合、アン
テナ１６が取付けられ、スタッフ２のコーナープリズム
１５1，１５2，１５3の設置面とは反対面には表示器
（図７，図８）を装着し、通信装置（図７，図８）を内
蔵するケース１８が取付けられる。
【００３７】前記第１及び第２の受光手段７ａ，７ｂ
は、図６に示すように、受光素子から成る受光部１３
ａ，１３ｂが、増幅器１９，検波回路２０及びハイパス
フイルタ２１を介してコンパレータ２２に接続されて構
成されている。この構成によれば、受光された光から電
気信号パルスが得られる。ハイパスフイルタ２１のカッ
トオフ周波数は、コーナープリズム１５1，１５2，１５
3からの反射光のうちで最もパルス幅の大きい最短使用
距離での反射光による受信信号の持つ周波数帯域以上を
通過させるように設定され、その周波数より低い壁など
での反射による不要光の信号をカットするから、コンパ
レータ２２からコーナープリズムからの反射光による受
信信号のみ得られる。
は、図６に示すように、受光素子から成る受光部１３
ａ，１３ｂが、増幅器１９，検波回路２０及びハイパス
フイルタ２１を介してコンパレータ２２に接続されて構
成されている。この構成によれば、受光された光から電
気信号パルスが得られる。ハイパスフイルタ２１のカッ
トオフ周波数は、コーナープリズム１５1，１５2，１５
3からの反射光のうちで最もパルス幅の大きい最短使用
距離での反射光による受信信号の持つ周波数帯域以上を
通過させるように設定され、その周波数より低い壁など
での反射による不要光の信号をカットするから、コンパ
レータ２２からコーナープリズムからの反射光による受
信信号のみ得られる。
【００３８】スタッフ２は、測定時にコーナープリズム
１５1，１５2，１５3がおよそ装置本体１の方向に向い
ていれば、どのような傾きで目標点に接していてもよ
く、例としてスタッフ２が測定端１４を下にしておよそ
鉛直に立てられている場合について説明する。装置本体
１の回転部４が回転し、第１の出射光５ａがまずコーナ
ープリズム１５1に入射し、第１の受光部１３ａに反射
光を返す。同様に第１の出射光５ａは順次コーナープリ
ズム１５2，１５3に入射し、第１の受光部１３ａに反射
光を返す。次に、第２の出射光５ｂがコーナープリズム
１５3，１５2，１５1の順に入射し、第２の受光部１３
ｂに反射光を返す。第１及び第２の受光部１３ａ，１３
ｂには夫々３回の反射光が入力し、コンパレータ２３か
ら夫々３個の電気信号パルス、合計で６個の電気信号パ
ルスが出力し、この電気信号パルスが図７に示すように
水平角検出回路２３に入力する。エンコーダ２４が接続
された水平角検出回路２３は、各電気信号パルスが入力
した瞬間にエンコーダ２４の出力を読み取って処理装置
２５に入力する。処理装置は２５は、予め、装置本体１
の位置、出射光の配置の定数およびスタッフ２の測定端
１４に対するコーナープリズム１５1，１５2，１５3の
配置の定数が入力されているので、これらと入力された
６個の水平角の値からスタッフ２の測定端１４の三次元
座標を計算する。測定値は、処理装置２５に接続された
通信装置２６のアンテナ８からスタッフ２に送出され、
スタッフ２のアンテナ２７、通信装置２８を経て表示器
２９に表示される。
１５1，１５2，１５3がおよそ装置本体１の方向に向い
ていれば、どのような傾きで目標点に接していてもよ
く、例としてスタッフ２が測定端１４を下にしておよそ
鉛直に立てられている場合について説明する。装置本体
１の回転部４が回転し、第１の出射光５ａがまずコーナ
ープリズム１５1に入射し、第１の受光部１３ａに反射
光を返す。同様に第１の出射光５ａは順次コーナープリ
ズム１５2，１５3に入射し、第１の受光部１３ａに反射
光を返す。次に、第２の出射光５ｂがコーナープリズム
１５3，１５2，１５1の順に入射し、第２の受光部１３
ｂに反射光を返す。第１及び第２の受光部１３ａ，１３
ｂには夫々３回の反射光が入力し、コンパレータ２３か
ら夫々３個の電気信号パルス、合計で６個の電気信号パ
ルスが出力し、この電気信号パルスが図７に示すように
水平角検出回路２３に入力する。エンコーダ２４が接続
された水平角検出回路２３は、各電気信号パルスが入力
した瞬間にエンコーダ２４の出力を読み取って処理装置
２５に入力する。処理装置は２５は、予め、装置本体１
の位置、出射光の配置の定数およびスタッフ２の測定端
１４に対するコーナープリズム１５1，１５2，１５3の
配置の定数が入力されているので、これらと入力された
６個の水平角の値からスタッフ２の測定端１４の三次元
座標を計算する。測定値は、処理装置２５に接続された
通信装置２６のアンテナ８からスタッフ２に送出され、
スタッフ２のアンテナ２７、通信装置２８を経て表示器
２９に表示される。
【００３９】前記通信装置２６，２８は搬送破に電波を
使用したが、光を使用したものでも差し支えない。前記
実施例では、処理装置２５は装置本体１に設けたが、図
８に示すようにスタッフ２側に設けてもよく、この場合
には、装置本体１に設けた水平角検出回路２３で検出し
た６個の水平角を装置本体１からスタッフ２側に転送し
て処理装置２５に入力させ、処理装置２５で測定端１４
の三次元座標を計算させ表示器２９に表示させる。
使用したが、光を使用したものでも差し支えない。前記
実施例では、処理装置２５は装置本体１に設けたが、図
８に示すようにスタッフ２側に設けてもよく、この場合
には、装置本体１に設けた水平角検出回路２３で検出し
た６個の水平角を装置本体１からスタッフ２側に転送し
て処理装置２５に入力させ、処理装置２５で測定端１４
の三次元座標を計算させ表示器２９に表示させる。
【００４０】この実施例では、処理装置２５は前記スタ
ッフ２のケース１８に内蔵されるが、処理装置２５を本
体との通信装置２８及び表示装置２９と一体に構成し、
携帯できるようにしてもよい。
ッフ２のケース１８に内蔵されるが、処理装置２５を本
体との通信装置２８及び表示装置２９と一体に構成し、
携帯できるようにしてもよい。
【００４１】又、この実施例において、図１０で示す様
に、第１の射出光５０ａ及び第２の射出光５０ｂは偏光
板４２を透過して直線偏光の光となり、受光手段７ａは
偏光板フィルター４３を透過した入射光を受光するもの
であってもよい。偏光素子４３の偏光軸を、偏光板４２
により直線偏光された射出光の偏光面の方向と等しく配
置しておけば、壁などで反射されたランダムな偏光面を
有している光が入射しても、そのような光の光量は前記
偏光素子４３で約半分に減衰され、Ｓ／Ｎ比の良い信号
を得ることができる。該偏光手段４２は、光源９ａとコ
リメーターレンズ４１の間、コリメーターレンズ４１と
シリンドリカルレンズ１１ａの間、又はシリンドリカル
レンズ１１ａとコーナープリズム１５1の間のいずれの
位置に置いてもよいが、偏光効率が最も高いのはコリメ
ーターレンズ４１とシリンドリカルレンズ１１ａの間に
置いた場合である。なお、該偏光手段４２には、偏光板
の他、光学薄膜による偏光ビームスプリッターやグラン
ティラープリズム、グラントムソンプリズムなどの各種
の偏光プリズムを用いることができ、いずれを用いた場
合にも該偏光手段４２が射出光の偏光軸の向きを決定す
ることとなる。
に、第１の射出光５０ａ及び第２の射出光５０ｂは偏光
板４２を透過して直線偏光の光となり、受光手段７ａは
偏光板フィルター４３を透過した入射光を受光するもの
であってもよい。偏光素子４３の偏光軸を、偏光板４２
により直線偏光された射出光の偏光面の方向と等しく配
置しておけば、壁などで反射されたランダムな偏光面を
有している光が入射しても、そのような光の光量は前記
偏光素子４３で約半分に減衰され、Ｓ／Ｎ比の良い信号
を得ることができる。該偏光手段４２は、光源９ａとコ
リメーターレンズ４１の間、コリメーターレンズ４１と
シリンドリカルレンズ１１ａの間、又はシリンドリカル
レンズ１１ａとコーナープリズム１５1の間のいずれの
位置に置いてもよいが、偏光効率が最も高いのはコリメ
ーターレンズ４１とシリンドリカルレンズ１１ａの間に
置いた場合である。なお、該偏光手段４２には、偏光板
の他、光学薄膜による偏光ビームスプリッターやグラン
ティラープリズム、グラントムソンプリズムなどの各種
の偏光プリズムを用いることができ、いずれを用いた場
合にも該偏光手段４２が射出光の偏光軸の向きを決定す
ることとなる。
【００４２】更に、前記反射手段にコーナープリズムを
用い、前記射出光の偏光面に対して主軸が約４５度傾い
た１／４波長板５２を入射面及び射出面に配置しておけ
ば、図１０に示す様に、光源９ａから射出された光はコ
リメーターレンズ４１を介し、偏光手段４２で直線偏光
の光にされてシリンドリカルレンズ１１ａにより平面光
である射出直線偏光光５１にされる。該射出直線偏光光
５１は、その偏光軸に対して主軸が約４５度傾いた１／
４波長板５２を透過して円偏光光５３となり、該円偏光
光５３はコーナープリズム１５1で反射されて再度１／
４波長板５２を透過して、前記射出直線偏光光５１とは
偏光軸が９０度傾いた入射直線偏光光５４となる。偏光
板フィルター４３の偏光軸は前記射出直線偏光光５１の
偏光面と９０度傾いている。前記入射直線偏光光５４は
偏光板フィルター４３を透過して受光手段７ａに入射す
る。偏光板フィルター４３は射出直線偏光光５１とは偏
光軸が９０度傾いた光のみを透過するので、壁で反射さ
れた反射光の様にランダムな偏光面を有する光は偏光素
子４３を透過する光量が減少する。又、ガラス面やプリ
ズムからの反射光は偏光素子４３を透過せず、受光素子
７ａの受光する信号のＳ／Ｎ比をいっそう向上させるこ
とができる。
用い、前記射出光の偏光面に対して主軸が約４５度傾い
た１／４波長板５２を入射面及び射出面に配置しておけ
ば、図１０に示す様に、光源９ａから射出された光はコ
リメーターレンズ４１を介し、偏光手段４２で直線偏光
の光にされてシリンドリカルレンズ１１ａにより平面光
である射出直線偏光光５１にされる。該射出直線偏光光
５１は、その偏光軸に対して主軸が約４５度傾いた１／
４波長板５２を透過して円偏光光５３となり、該円偏光
光５３はコーナープリズム１５1で反射されて再度１／
４波長板５２を透過して、前記射出直線偏光光５１とは
偏光軸が９０度傾いた入射直線偏光光５４となる。偏光
板フィルター４３の偏光軸は前記射出直線偏光光５１の
偏光面と９０度傾いている。前記入射直線偏光光５４は
偏光板フィルター４３を透過して受光手段７ａに入射す
る。偏光板フィルター４３は射出直線偏光光５１とは偏
光軸が９０度傾いた光のみを透過するので、壁で反射さ
れた反射光の様にランダムな偏光面を有する光は偏光素
子４３を透過する光量が減少する。又、ガラス面やプリ
ズムからの反射光は偏光素子４３を透過せず、受光素子
７ａの受光する信号のＳ／Ｎ比をいっそう向上させるこ
とができる。
【００４３】図１１は本発明の他の実施例であり、第１
の射出光５０ａ及び第２の射出光５０ｂはコリメーター
レンズを透過後、偏光板４２と該偏光板４２の偏光軸と
は主軸が４５度又は−４５度傾いた送光１／４波長板６
１を透過して円偏光の光となりシリンドリカルレンズ１
１ａ又は１１ｂにより、平面光である射出円偏光光６２
となる。該射出円偏光光６２は反射１／４波長板５２を
透過して直線偏光光６３となりコーナープリズム１５1
で反射されて反射１／４波長板５２を前記射出円偏光光
６２が入射した面と反対の面から再度透過して反射円偏
光光６４になる。この様に射出円偏光光６２が同一の１
／４波長板を表と裏から２度透過する結果、反射円偏光
光６４の回転は射出円偏光光６２の回転とは逆向きとな
る。
の射出光５０ａ及び第２の射出光５０ｂはコリメーター
レンズを透過後、偏光板４２と該偏光板４２の偏光軸と
は主軸が４５度又は−４５度傾いた送光１／４波長板６
１を透過して円偏光の光となりシリンドリカルレンズ１
１ａ又は１１ｂにより、平面光である射出円偏光光６２
となる。該射出円偏光光６２は反射１／４波長板５２を
透過して直線偏光光６３となりコーナープリズム１５1
で反射されて反射１／４波長板５２を前記射出円偏光光
６２が入射した面と反対の面から再度透過して反射円偏
光光６４になる。この様に射出円偏光光６２が同一の１
／４波長板を表と裏から２度透過する結果、反射円偏光
光６４の回転は射出円偏光光６２の回転とは逆向きとな
る。
【００４４】反射円偏光光６４は受光１／４波長板６５
を透過して入射直線偏光光６６となる。偏光板フィルタ
ー４３の偏光軸は、該入射直線偏光光６６の偏光面と同
じ向きに配置されており、該入射直線偏光光６６は前記
偏光板フィルター４３を透過して受光手段７ａ又は７ｂ
に入射する。
を透過して入射直線偏光光６６となる。偏光板フィルタ
ー４３の偏光軸は、該入射直線偏光光６６の偏光面と同
じ向きに配置されており、該入射直線偏光光６６は前記
偏光板フィルター４３を透過して受光手段７ａ又は７ｂ
に入射する。
【００４５】この場合にも射出光が直線偏光光であった
場合と同様に、壁などで反射されたランダムな偏光面を
有している光が入射しても、そのような光の光量は前記
偏光素子４３で約半分に減衰される。又、ガラス面や鏡
などから反射された光の偏光面の回転は入射円偏光光６
２の回転が保存される結果、反射円偏光光６４とは逆向
きの回転であるため受光１／４波長板６５を透過した光
は前記入射直線偏光光６６の偏光面とは９０度傾いた偏
光面を有する直線偏光光となるため、偏光板フィルター
４３を透過することができない。従ってＳ／Ｎ比の良い
信号を得ることができる。
場合と同様に、壁などで反射されたランダムな偏光面を
有している光が入射しても、そのような光の光量は前記
偏光素子４３で約半分に減衰される。又、ガラス面や鏡
などから反射された光の偏光面の回転は入射円偏光光６
２の回転が保存される結果、反射円偏光光６４とは逆向
きの回転であるため受光１／４波長板６５を透過した光
は前記入射直線偏光光６６の偏光面とは９０度傾いた偏
光面を有する直線偏光光となるため、偏光板フィルター
４３を透過することができない。従ってＳ／Ｎ比の良い
信号を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】請求項１記載の発明の構成によれば、測
点の座標測定の操作は従来の方法のように望遠鏡で目標
点を視準する必要がなく、また測定端を目標点に押し当
てるだけでスタッフはどちらに傾いてもよいので、取り
扱いが簡単であると共に、目標点が物陰にある場合、天
井、壁など従来の方法では非常に測定するのが面倒な場
合でも簡単に測定を行なうことができ、特に多数の地点
の測定には測定作業が効率よく行なえる効果がある。請
求項２記載の発明の構成によれば、一人の作業者が測定
が行なえ且つ測定結果を作業者がリアルタイムで利用で
きるという効果がある。
点の座標測定の操作は従来の方法のように望遠鏡で目標
点を視準する必要がなく、また測定端を目標点に押し当
てるだけでスタッフはどちらに傾いてもよいので、取り
扱いが簡単であると共に、目標点が物陰にある場合、天
井、壁など従来の方法では非常に測定するのが面倒な場
合でも簡単に測定を行なうことができ、特に多数の地点
の測定には測定作業が効率よく行なえる効果がある。請
求項２記載の発明の構成によれば、一人の作業者が測定
が行なえ且つ測定結果を作業者がリアルタイムで利用で
きるという効果がある。
【００４７】又、請求項１１、請求項１２、又は請求項
１３記載の発明の構成によれば、Ｓ／Ｎ比の良い信号を
得ることができ、精度の高い測定値を得ることができ
る。
１３記載の発明の構成によれば、Ｓ／Ｎ比の良い信号を
得ることができ、精度の高い測定値を得ることができ
る。
【図１】 配置状態を示す本発明の一実施例の斜視図
【図２】 上記実施例の装置本体の要部の構成を説明す
る斜視図
る斜視図
【図３】 (A),(B)は上記実施例の送光手段の平面図及
び側面図
び側面図
【図４】 上記実施例の受光部とシリンドリカルレンズ
との関係を示す説明図
との関係を示す説明図
【図５】 上記実施例のスタッフの斜視図
【図６】 上記実施例の受光手段のブロック図
【図７】 上記実施例のブロック図
【図８】 他の実施例のブロック図
【図９】 従来の三次元座標測量方法の説明図
【図１０】 他の実施例のブロック図
【図１１】 他の実施例のブロック図
１ 装置本体 ２ スタッフ ３ 回転軸 ４ 回転部 ５ａ，５ｂ 第１及び第２の出射光 ６ａ，６ｂ 第１及び第２の送光手段 ７ａ，７ｂ 第１及び第２の受光手段 ９ａ，９ｂ
光源 １１ａ，１１ｂ シリンドリカルレンズ １３ａ，１３
ｂ 受光部 １４ 一端（測定端） １５1，１５2，１５3 コーナープリズム １７ 表示器 １８ 通信装
置 ２１ ハイパスフィルタ ２３ 水平角
検出回路 ２４ エンコーダ ２５ 処理装
置 ２６，２８ 通信装置 ２９
表示器 ５２ １／４波長板 ４３ 偏光板
フィルター ６２ 射出円偏光光 ６５ 受光１
／４波長板
光源 １１ａ，１１ｂ シリンドリカルレンズ １３ａ，１３
ｂ 受光部 １４ 一端（測定端） １５1，１５2，１５3 コーナープリズム １７ 表示器 １８ 通信装
置 ２１ ハイパスフィルタ ２３ 水平角
検出回路 ２４ エンコーダ ２５ 処理装
置 ２６，２８ 通信装置 ２９
表示器 ５２ １／４波長板 ４３ 偏光板
フィルター ６２ 射出円偏光光 ６５ 受光１
／４波長板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷浦 憲治 神奈川県厚木市長谷字柳町260−63 株 式会社ソキア 厚木工場内 (72)発明者 尹 江 神奈川県厚木市長谷字柳町260−63 株 式会社ソキア 厚木工場内 (72)発明者 大橋 祐一 神奈川県厚木市長谷字柳町260−63 株 式会社ソキア 厚木工場内 (72)発明者 土金 裕幸 神奈川県厚木市長谷字柳町260−63 株 式会社ソキア 厚木工場内 (56)参考文献 特開 昭62−254085（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−70508（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−152406（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−59417（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−257311（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−255910（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭51−17057（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 15/00 G01C 15/06 G01B 11/00
Claims (13)
- 【請求項１】 装置本体とスタッフと処理装置とから成
り、該装置本体は、鉛直軸回りに回転する回転部に鉛直
軸回りに互いに適当な角度離されて配置され、第１及び
第２の出射光を夫々鉛直軸に対して互いに反対方向に適
当な角度傾けた平面内で且つ適当な発散角を持たせて出
射させる第１及び第２の送光手段と、該第１及び第２の
送光手段から出射されかつ前記スタッフで反射された第
１及び第２の出射光を夫々受光し電気信号に変換する第
１及び第２の受光手段と、該第１及び第２の受光手段が
前記第１及び第２の出射光を夫々受光した瞬間の水平角
を検出する水平角検出手段とを具備し、前記スタッフ
は、測定地点に押しあてる測定端とそれから所定の間隔
をおいて配置された３個以上の反射手段とを具備し、前
記処理装置は、前記装置本体とスタッフのどちらか一方
に配設され、前記水平角検出手段で検出した水平角から
測定地点に押しあてたスタッフの測定端の三次元座標を
算出するものであることを特徴とする三次元座標測定装
置。 - 【請求項２】 前記装置本体は、前記スタッフとの間の
通信を行なう通信手段を有し、前記スタッフは前記装置
本体との通信を行なう通信手段と、前記三次元座標等を
表示する表示装置とを有することを特徴とする請求項１
記載の三次元座標測定装置。 - 【請求項３】 ３個以上の前記反射手段を直線上に配置
し、その内の少なくとも１個のコーナープリズムを該直
線上から偏位させて配置したことを特徴とする請求項１
又は請求項２記載の三次元座標測定装置。 - 【請求項４】 ３個以上の前記反射手段のうち、少なく
とも１個の反射手段を不等間隔に配置したことを特徴と
する請求項１，請求項２又は請求項３記載の三次元座標
測定装置。 - 【請求項５】 前記反射手段はコーナープリズムである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の三次元座
標測定装置。 - 【請求項６】 前記受光手段の受光部を出射光が形成す
る平面内で且つ送光手段の近傍に配置したことを特徴と
する請求項１乃至請求項５記載の三次元座標測定装置。 - 【請求項７】 前記通信手段に電波を使用したことを特
徴とする請求項２乃至請求項６記載の三次元座標測定装
置。 - 【請求項８】 前記通信手段に光波を使用したことを特
徴とする請求項２乃至請求項６記載の三次元座標測定装
置。 - 【請求項９】 前記処理手段と、装置本体との通信手段
と、前記表示装置とを一体にして携帯自在としたことを
特徴とする請求項２乃至請求項８記載の三次元座標測定
装置。 - 【請求項１０】 前記受光手段の電気回路は不要な反射
光の信号を除去するためのハイパスフィルタを有するこ
とを特徴とする請求項１乃至９記載の三次元座標測定装
置。 - 【請求項１１】 前記送光手段の射出する射出光は直線
偏光の光であり、前記受光手段に前記直線偏光の光の偏
光面と同じ方向の偏光軸を有する偏光板フィルターを備
えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０記載の三
次元座標測定装置。 - 【請求項１２】 前記送光手段の射出する射出光は直線
偏光の光であり、前記反射手段は前記射出光の偏光面に
対して主軸が約４５度傾いた１／４波長板を入射面及び
射出面に備え、前記受光手段は前記射出光の偏光面に対
して偏光軸が９０度傾いた偏光板フィルターを備えたこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項１０記載の三次元座
標測定装置。 - 【請求項１３】 前記送光手段の射出する光は円偏光の
射出円偏光光であり、前記反射手段は入射面及び射出面
に同じ向きの主軸を有する１／４波長板を備え、前記受
光手段は受光１／４波長板と偏光フィルターとを備え、
前記受光１／４波長板と前記偏光フィルターとは、前記
射出円偏光光とは逆向きの回転の円偏光光を透過させる
ように互いに配置されたことを特徴とする請求項１乃至
請求項１０記載の三次元座標測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30803593A JP3300998B2 (ja) | 1992-12-08 | 1993-12-08 | 三次元座標測定装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-328244 | 1992-12-08 | ||
| JP32824492 | 1992-12-08 | ||
| JP30803593A JP3300998B2 (ja) | 1992-12-08 | 1993-12-08 | 三次元座標測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06229715A JPH06229715A (ja) | 1994-08-19 |
| JP3300998B2 true JP3300998B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=26565380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30803593A Expired - Fee Related JP3300998B2 (ja) | 1992-12-08 | 1993-12-08 | 三次元座標測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3300998B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9482755B2 (en) | 2008-11-17 | 2016-11-01 | Faro Technologies, Inc. | Measurement system having air temperature compensation between a target and a laser tracker |
| US9772394B2 (en) | 2010-04-21 | 2017-09-26 | Faro Technologies, Inc. | Method and apparatus for following an operator and locking onto a retroreflector with a laser tracker |
| US8619265B2 (en) * | 2011-03-14 | 2013-12-31 | Faro Technologies, Inc. | Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker |
| US9377885B2 (en) | 2010-04-21 | 2016-06-28 | Faro Technologies, Inc. | Method and apparatus for locking onto a retroreflector with a laser tracker |
| US9400170B2 (en) | 2010-04-21 | 2016-07-26 | Faro Technologies, Inc. | Automatic measurement of dimensional data within an acceptance region by a laser tracker |
| GB2511236B (en) | 2011-03-03 | 2015-01-28 | Faro Tech Inc | Target apparatus and method |
| US9686532B2 (en) | 2011-04-15 | 2017-06-20 | Faro Technologies, Inc. | System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurement devices |
| US8537376B2 (en) | 2011-04-15 | 2013-09-17 | Faro Technologies, Inc. | Enhanced position detector in laser tracker |
| US9482529B2 (en) | 2011-04-15 | 2016-11-01 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional coordinate scanner and method of operation |
| US9638507B2 (en) | 2012-01-27 | 2017-05-02 | Faro Technologies, Inc. | Measurement machine utilizing a barcode to identify an inspection plan for an object |
| US9041914B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-05-26 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional coordinate scanner and method of operation |
| US9395174B2 (en) | 2014-06-27 | 2016-07-19 | Faro Technologies, Inc. | Determining retroreflector orientation by optimizing spatial fit |
-
1993
- 1993-12-08 JP JP30803593A patent/JP3300998B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06229715A (ja) | 1994-08-19 |
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