JP5654248B2 - 多点測定方法及び測量装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光線を用いて光波距離測定を行う多点測定方法及び測量装置、特にパルスレーザ光線を用いて距離測定を行う多点測定方法及び測量装置に関するものである。

光波距離測定を行う場合、測距光として連続レーザ光とパルスレーザ光線とを用いる場合がある。パルスレーザ光線による光波距離測定では、１パルス毎に測距が行われ、多点測定を行う場合は、パルスレーザ光線による測距が行われる。

近年では、物の形状、例えばプラント、遺跡の形状等を測定する為、ノンプリズム方式による多点測定が行われ、数十万箇所から数百万箇所に及ぶ多点での測定が実行されている。

パルスレーザ光線によるノンプリズム方式での多点測定では、測定対象物迄の距離が長かった場合、或は測定対象物が黒っぽい色等の反射率が低い場合等で、充分な反射光が得られない場合、即ち反射光の光量が微小な場合は、同一測定点に所要数のパルスレーザ光線を照射し、所要数の反射光を受光し、受光した信号をデータ化し、取得データを足し合わせ、粗測定と精密測定の２つのモードを用いて距離測定を行う積算方式の測距方法がある。粗測定とは、対象物迄のおおまかな距離や反射光を捉える測定方法のことをいう。精密測定とは、粗測定より狭い距離範囲に於いて精度を追求した測定方法のことをいい、距離の算出は精密測定で行う。

積算方式の測距方法について、図７〜図１０により略述する。

図７（Ａ）に示される様に、測距光をパルス発光し、測定対象物からの反射パルス光を受光し（図７（Ｂ）参照）、受光回路は反射パルス光を受光することで図７（Ｃ）に見られる様に、減衰振動波形（減衰波）を出力する。減衰波とは、一定或は略一定の周期で振幅が徐々に減衰する振動波形のことをいう。減衰波は、同調回路を備えたアンプに反射パルス信号を通過させることで得ることができる。この減衰波が最初に０レベルを横切った点Ｐを受光時間として検出する。減衰波の周期は、減衰波形の振幅に限らず一定であるので、波形の振幅に依存する誤差をなくすことができる。

図８、図９は図７で示した減衰波に基づき積算する為のデータの取得について示すものである。

図８（Ｂ）は第１の反射パルス光で得られる第１の減衰波を示しており、第１の減衰波についてサンプリングクロックに同期して第１データ群（図８（Ｃ）中、白丸のプロットを示す）を取得する。

図９（Ｂ）は第２の反射パルス光で得られる第２の減衰波を示しており、第２の減衰波について同様に第２データ群（図９（Ｃ）中、白丸のプロットを示す）を取得する。

第１の反射パルス光及び第２の反射パルス光の光量が小さい場合は、減衰波の振幅が小さく波形が明確でない。尚、図８（Ｂ）、図９（Ｂ）では分り易くする為に、波形を明確に示している。

図１０は、第１データ群と第２データ群とを積算して得られデータ３を示している。積算することで波形が大きくなり、又波形の形状が明確になる。又、反射パルス光にはノイズ成分が含まれているが、ノイズ成分はランダムであるので、積算することで相殺され、減衰波が明確になる。

第１データ群及び第２データ群を積算して波形を明確にし、得られた減衰波により、測距が実行される。従って、反射光の光量が小さい場合でも、積算することで測距が可能となる。

上記した様に、反射光の光量は、測定対象物迄の距離、測定対象物の反射率により変化し、測定対象物迄の距離が大きく、或は反射率が小さい場合は、充分な反射光量（積算量）となる迄、微小な反射光を足し合わせるので、一点を測定するのに時間が掛る。この為、多点測定の場合、多くの時間が費やされていた。

更に、パルスレーザダイオード（ＰＬＤ）は、所定時間（例えば１０ｎｓ）でパルス発光し、発光負荷率（Ｄｕｔｙ）（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、劣化の原因となっていた。

従って、パルスレーザ光線では、発光負荷率の制限を受けて、Ｄｕｔｙ＝０．０１％以下となる様に発光が制御されていた。

例えば、１０ｎｓのパルス幅（ｔｐ）で、Ｄｕｔｙ＝０．０１％の場合、発光周波数Ｔｃは、Ｄｕｔｙ＝ｔｐ／Ｔｃであるので、Ｔｃ＝１０ｎｓ／０．０１％＝１００Ｅ−６（ｎｓ）となる。又、周期は１０ＫＨｚとなる。

図１１は、従来のパルス発光の状態を示しており、Ｄｕｔｙ＝０．０１％以下となる様にパルス幅ｔｐ及び発光周波数Ｔｃが設定され、連続的にパルス発光される。

又、図１２は、従来のパルス発光状態で測距を行った場合を示している。尚、測量装置はモータ駆動により回転されるものとする。

測量装置の第１測定点の距離を算出するのに必要な発光回数が１００００回であったとすると距離算出迄の時間は、１００Ｅ−６［ｓ］×１００００［回］＝１［ｓ］となり、１秒を要し、第２測定点迄の移動時間を０．５秒とすると、第１測定点を測定し、第２測定点に移動する迄の一連の測定時間は、１．５秒を要することになる。

上述した様に、従来ではＤｕｔｙにより、発光周波数が決定されるので、反射光の光量が微小で、積算するパルス数が多くなる状況では、一点での測定回数が増大すると、比例的に測定時間が増大していた。

又従来の測量装置では、連続パルス発光であるので、移動時間、即ち測定していない時間もパルス発光されており、無駄な電力が消費されている。

尚、積算方式の測定方法としては特許文献１に記載のものがある。

特開２００５−２１４７８６号公報 特開２００８−２６８００４号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、パルスレーザダイオードの負担を増加させることなく、測定時間を短縮させ、又電力消費量の低減を可能とした多点測定方法及び測量装置を提供するものである。

本発明は、パルス測距光を測定点に所定発光回数照射して測定点からの反射パルス光を受光し、複数の測定点を順次測定する多点測定方法に於いて、次の測定点迄の移動時間を求め、該移動時間はパルス光の照射を停止し、該移動時間を含み前記所定回数の照射が設定した発光負荷率を超えない様にパルス測距光の発光周期を設定して測定点の測距を実行する多点測定方法に係るものである。

又本発明は、前記所定発光回数は、測定点に対してパルス測距光を照射して粗測定を行い、該粗測定の測距結果に基づき設定される多点測定方法に係るものである。

又本発明は、前記所定発光回数は、前測定で設定された発光回数である多点測定方法に係るものである。

又本発明は、前記パルス測距光を測定点に所定発光回数照射して測距を行い、次の測定点に移動する迄の前記移動時間は発光を停止するバースト測定モードと、パルス測距光を発光負荷率を超えない周期で連続して発光する連続測定モードとを有し、前記発光周期が予め定めたリミット周期値を超える場合は、連続測定モードによる測定が実行される多点測定方法に係るものである。

又本発明は、多点測定が行われる測定対象物について撮像し、前記測定点は撮像された画像上に設定され、前記移動時間は測定点間の画角と測定点間を移動する速度により求められる多点測定方法に係るものである。

又本発明は、測定対象物を撮像する撮像部と、パルス測距光を射出する発光部と、前記測定対象物にパルス測距光を照射し、測定対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光部を駆動する発光駆動部と、前記撮像部と前記測距部とを一体に回転駆動する駆動部と、前記撮像部及び測距部の回転角を検出する測角部と、前記撮像部の撮像を制御し、前記発光駆動部の発光を制御し、前記駆動部の回転駆動を制御する制御装置とを具備し、前記撮像部は少なくとも測定対象物を含む画像を撮像し、該画像中で複数の測定点が設定され、該制御装置は複数の測定点について順次測定を実行する場合に、１つの測定点から次の測定点迄の移動時間を前記画像中の画角と前記駆動部による回転速度に基づき演算し、移動時間中はパルス測距光の射出を停止する様前記発光駆動部を制御する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、前記移動時間を含み前記所定回数の照射が設定した発光負荷率を超えない様にパルス測距光の発光周期を設定し、該発光周期でパルス測距光を射出する様前記発光駆動部を制御する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、測定点に対してパルス測距光を照射して粗測定を行い、該粗測定の測距結果に基づき前記所定発光回数を設定する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、設定した前記所定発光回数で測距を行った後、次の測定点を測定する場合、前記所定発光回数を保持して発光回数を設定する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、前記パルス測距光を測定点に所定発光回数照射して測距を行い、次の測定点に移動する迄の前記移動時間は発光を停止するバースト測定モードと、パルス測距光を発光負荷率を超えない周期で連続して発光する連続測定モードとを択一的に実行可能であり、前記発光周期が予め定めたリミット周期値を超える場合は、連続測定モードによる測定を実行する測量装置に係るものである。

本発明によれば、パルス測距光を測定点に所定発光回数照射して測定点からの反射パルス光を受光し、複数の測定点を順次測定する多点測定方法に於いて、次の測定点迄の移動時間を求め、該移動時間はパルス光の照射を停止し、該移動時間を含み前記所定回数の照射が設定した発光負荷率を超えない様にパルス測距光の発光周期を設定して測定点の測距を実行するので、測定時間の短縮が図れると共に、移動中は発光が停止されるので、消費電力の節約ができる。

又本発明によれば、前記所定発光回数は、測定点に対してパルス測距光を照射して粗測定を行い、該粗測定の測距結果に基づき設定されるので、正確で無駄のない測距が行える。

又本発明によれば、前記所定発光回数は、前測定で設定された発光回数であるので、複数の測定点について測距を行う場合、近接した測定点では測定条件が同一又は略同一の場合が多く、再設定の手順が省略でき、測定効率が向上する。

又本発明によれば、前記パルス測距光を測定点に所定発光回数照射して測距を行い、次の測定点に移動する迄の前記移動時間は発光を停止するバースト測定モードと、パルス測距光を発光負荷率を超えない周期で連続して発光する連続測定モードとを有し、前記発光周期が予め定めたリミット周期値を超える場合は、連続測定モードによる測定が実行されるので、バースト測定モードの実行で発光素子に過剰な負担が掛らない様にし、部品寿命の短縮を防止する。

又本発明によれば、多点測定が行われる測定対象物について撮像し、前記測定点は撮像された画像上に設定され、前記移動時間は測定点間の画角と測定点間を移動する速度により求められるので、移動時間が画像の画角から求められるので、簡単に而も瞬時に求められる。

又本発明によれば、測定対象物を撮像する撮像部と、パルス測距光を射出する発光部と、前記測定対象物にパルス測距光を照射し、測定対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光部を駆動する発光駆動部と、前記撮像部と前記測距部とを一体に回転駆動する駆動部と、前記撮像部及び測距部の回転角を検出する測角部と、前記撮像部の撮像を制御し、前記発光駆動部の発光を制御し、前記駆動部の回転駆動を制御する制御装置とを具備し、前記撮像部は少なくとも測定対象物を含む画像を撮像し、該画像中で複数の測定点が設定され、該制御装置は複数の測定点について順次測定を実行する場合に、１つの測定点から次の測定点迄の移動時間を前記画像中の画角と前記駆動部による回転速度に基づき演算し、移動時間中はパルス測距光の射出を停止する様前記発光駆動部を制御するので、消費電力の節約ができる。

又本発明によれば、前記制御装置は、前記移動時間を含み前記所定回数の照射が設定した発光負荷率を超えない様にパルス測距光の発光周期を設定し、該発光周期でパルス測距光を射出する様前記発光駆動部を制御するので、測定時間の短縮が図れる。

又本発明によれば、前記制御装置は、測定点に対してパルス測距光を照射して粗測定を行い、該粗測定の測距結果に基づき前記所定発光回数を設定するので、正確で無駄のない測距が行える。

又本発明によれば、前記制御装置は、設定した前記所定発光回数で測距を行った後、次の測定点を測定する場合、前記所定発光回数を保持して発光回数を設定するので、複数の測定点について測距を行う場合、近接した測定点では測定条件が同一又は略同一の場合が多く、再設定の手順が省略でき、測定効率が向上する。

又本発明によれば、前記制御装置は、前記パルス測距光を測定点に所定発光回数照射して測距を行い、次の測定点に移動する迄の前記移動時間は発光を停止するバースト測定モードと、パルス測距光を発光負荷率を超えない周期で連続して発光する連続測定モードとを択一的に実行可能であり、前記発光周期が予め定めたリミット周期値を超える場合は、連続測定モードによる測定を実行するので、バースト測定モードの実行で発光素子に過剰な負担が掛らない様にし、部品寿命の短縮を防止する等の優れた効果を発揮する。

本発明が実施される測量装置の一例を示す斜視図である。 該測量装置の構成ブロック図である。 本実施例に於ける、パルス測距光の発光、停止、測定点の移動との関係を示す説明図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ本実施例に於ける発光、停止、発光回数と発光負荷率の関係を示す説明図である。 本実施例の作動を示すフローチャートである。 （Ａ）（Ｂ）は測定対象物の撮像画像と、設定した測定点との関係を示す図であり、（Ａ）は測定点を特許文献２の方法を用いて自動で設定した場合、（Ｂ）は格子状に設定した場合を示している。 パルス測距光、反射パルス光と、受光回路が反射パルス光を受光して発する減衰波との関係を示す図である。 前記減衰波から積算用のデータを取得する場合の説明図である。 前記減衰波から積算用のデータを取得する場合の説明図である。 前記積算用のデータを積算して得られる減衰波を示す図である。 従来の連続モードでの発光状態を示す説明図である。 従来の連続モードでのパルス測距光の発光、停止、測定点の移動との関係を示す説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明が実施される測量装置について、図１、図２を参照して説明する。

尚、用いられる測量装置１は、例えばトータルステーションであり、測定点に対してパルスレーザ光線を照射し、測定点からの反射パルス光を受光して、各パルス毎に測距を行い、測距結果を平均化し、更に測定点からの反射光量が少ない場合は、反射光を積算し、反射光が微小であっても高精度の距離測定を行うものである。

該測量装置１は主に、図示しない三脚に取付けられる整準部２、該整準部２に設けられた基盤部３、該基盤部３に鉛直軸心を中心に回転可能に設けられた托架部４、該托架部４に水平軸心を中心に回転可能に設けられた望遠鏡部５から構成されている。尚、前記測量装置１には、該測量装置１の概略の視準方向を設定する為の照星照門１０が設けられている。

前記托架部４は表示部６、操作入力部７を具備し、前記望遠鏡部５は、測定対象物を視準する第２望遠鏡１１と該第２望遠鏡１１の光学系を通して視準方向の画像（狭角画像）を取得する第２撮像部１２を有し、更に前記第２望遠鏡１１より低倍率で広範囲な視野を有する第１望遠鏡８と該第１望遠鏡８の光学系を介して視準方向、或は略視準方向の画像（広角画像）を取得する第１撮像部９を具備している。該第１撮像部９及び前記第２撮像部１２には撮像画像をデジタル画像信号として出力する、例えばデジタルカメラが用いられる。

前記第１撮像部９、前記第２撮像部１２が有する受光素子は、例えば画素の集合体であるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等であり、受光する画素の位置が特定でき、又受光する画素の位置から画角が求められる様になっている。

図２により、前記測量装置１の基本構成について説明する。

前記望遠鏡部５は、前記第２望遠鏡１１の光学系を共有する測距部１７を内蔵し、該測距部１７は発光素子（図示せず）を具備し、該発光素子が射出した測距光を測定対象物に照射し、測定対象物からの反射光を受光して測定対象物迄の光波距離測定を行う。又、前記望遠鏡部５には発光駆動部１８が設けられ、該発光駆動部１８によって前記発光素子が発光され、或は発光モードが制御される様になっている。

前記托架部４には、該托架部４を水平方向に回転させる為の水平駆動部１３が設けられると共に前記托架部４の前記基盤部３に対する水平回転角を検出し、視準方向の水平角を検出する水平測角部１４が設けられる。又前記托架部４には、水平軸心を中心に前記望遠鏡部５を回転する鉛直駆動部１５が設けられると共に前記望遠鏡部５の鉛直角を検出し、視準方向の鉛直角を測角する鉛直測角部１６が設けられる。

前記托架部４には制御装置２１が内蔵され、該制御装置２１は、前記水平駆動部１３、前記鉛直駆動部１５の駆動を制御して前記托架部４、前記望遠鏡部５を回転して該望遠鏡部５を所定の方向に向け、又所定の範囲を走査し、前記第１望遠鏡８、前記第２望遠鏡１１の切替えを制御して、所要の倍率の画像を取得し、更に前記測距部１７と前記発光駆動部１８を制御して所定の測定点の測距を行う。

前記制御装置２１は、制御演算部（ＣＰＵ）２２、記憶部２３、画像処理部２４、撮像部選択部２５、画像記憶部２６、前記表示部６、前記操作入力部７等から構成されている。尚、前記表示部６をタッチパネルとし、前記操作入力部７の一部として機能させてもよい。

前記記憶部２３はプログラム格納領域と、データ格納領域を有し、前記プログラム格納領域には測定に必要な計算プログラム、或は後述する画像処理を行う為の画像処理プログラム、処理された画像から測定点を選択する測定点設定プログラム、選択された測定点について測定順序を設定し、測定順序に従って順次移動しつつ測距を実行するシーケンスプログラム、測定を行う場合に、粗測定を実行するか本測定を実行するかを判断し、反射光の強度に基づき測距に必要な積算量を演算し、積算するパルスの回数を演算し、設定する積算量設定プログラム、画像の測定点間の画角と前記托架部４の水平回転速度及び前記望遠鏡部５の鉛直回転速度に基づき測定点間の移動時間を演算し、測定点間の移動時間及び必要な積算量を得る為に要される時間等に基づき測定モード（後述）を設定する測定モード設定プログラム等の各種プログラムが格納されている。

又、前記記憶部２３のデータ格納部には、前記水平測角部１４で検出した各測定点に対応する水平角、前記鉛直測角部１６で検出した各測定点に対する鉛直角、各測定点の測定結果（測距距離）等のデータが格納される。

又、前記制御演算部２２には前記測距部１７、前記水平測角部１４、前記鉛直測角部１６からの測定結果が入力され、距離測定、鉛直角、水平角の測定が行われ、測定結果は前記制御演算部２２を介し前記記憶部２３に格納されると共に前記表示部６に表示される様になっている。又、測距距離、鉛直角、水平角はそれぞれ測定点に関連付けられて格納される。

前記撮像部選択部２５により選択された前記第１撮像部９、前記第２撮像部１２のいずれかが撮像した画像は前記表示部６に表示され、又デジタル画像データとして前記画像記憶部２６に格納される。

前記画像処理部２４は、前記画像記憶部２６に格納された画像（例えば前記第１撮像部９で取得した画像）を合成して、より広範囲の合成画像とする。又、前記画像処理部２４は合成画像をエッジ処理する等して、輪郭線、角点を検出し、前記画像記憶部２６に格納すると共に前記表示部６に表示する。尚、前記画像記憶部２６を省略し、前記記憶部２３に画像格納領域を設け、該画像格納領域に画像データ、更に前記画像処理部２４で画像処理して得られた輪郭線、角点を格納する様にしてもよい。

以下、上記した測量装置の作動について説明する。

先ず、本実施例の概要を説明する。

本実施例では、積算方式の測距方法を用いたノンプリズム距離測定が実行され、測距光の発光形態が連続モードとバーストモードの形態を有する。

ここで、連続モードとは、図１１、図１２で示した発光形態であり、発光負荷率（Ｄｕｔｙ）が、規定負荷率を超えない様に、パルス幅と発光間隔（発光周期）が設定され、設定されたパルス幅と発光間隔で連続してパルス発光させる形態である。

又、バーストモードとは、図１１で示される連続モードより発光周期を早めた周期で発光させたパルス列と、パルスレーザダイオードを全く発光させない休止期間とを交互に組合わせパルスレーザダイオードの発光負荷率を超えない様に設定された発光形態である。尚、発光負荷率は、使用するパルスレーザダイオードの規格で定められており、規格に基づき設定してもよく、或は安全を考慮して規格で定められた値より小さくしてもよい。

図３により、バーストモードの一例について説明する。

パスル幅１０ｎｓ、第１測定点から第２測定点迄の移動時間が０．５秒、第１測定点の距離を算出するのに必要な発光回数が１００００回であったとし、移動時間０．５秒を休止期間とすると、パルスレーザダイオードの最大デューティ比０．０１％を超えない様な発光周期Ｔｂを求める。

計算式は次の通りであり、
（１０［ｎｓ］／Ｔｂ）×（１００００×Ｔｂ／（１００００×Ｔｂ＋０．５［ｓ］））×１００＝０．０１％
Ｔｂ＝５０Ｅ−６［ｓ］（２０ＫＨｚ）
と求められる。

更に、距離算出迄の時間は、
（５０Ｅ−６［ｓ］）×１００００［回］＝０．５秒となる。

ここで、第１測定点から第２測定点迄の移動時間が０．５秒であることから、第１測定点の距離算出を開始してから第２測定点に移動する迄の合計時間は１秒となる（図３参照）。

上記した様に、連続発光モードであると、１．５秒を要するので、バーストモードとすることで、測定時間の短縮化が図れ、更に移動時間は発光を停止しているので、省電力化が図れる。

上記の例では移動時間（発光停止時間）を０．５秒とし、距離を算出するのに必要な発光回数１００００回で繰返し周期Ｔｂを求めたが、実際の測定に於いては、測定点毎に反射光量、次の測定点迄の移動時間は異なり、距離を算出するのに必要な発光回数が測定点毎に異なるので、繰返し周期Ｔｂは測定点毎に演算して設定する。

但し、バーストモード時はパルスレーザダイオードの繰返し周期をあまり早めると発光素子の劣化及び破壊を起こしかねないのでリミット周期値が設けられる。

図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）により、バーストモードの他の具体例について説明する。尚、パルス発光のパルス幅はいずれも１０ｎｓとし、パルス発光間隔は１０ｕｓ（１００ＫＨｚ）とする。

図４（Ａ）は、発光回数が１００００回、移動時間が９００ｍｓである場合であり、この場合、以下の式により発光間隔１０ｕｓ（１００ＫＨｚ）でデューティ比が０．０１％となる。

Ｄｕｔｙ［％］＝（１０ｎｓ／１０ｕｓ）×１００×（１００ｍｓ／１０００ｍｓ）
＝０．０１％

図４（Ｂ）は、発光回数が５０００回、移動時間が４５０ｍｓである場合であり、この場合、以下の式により発光間隔１０ｕｓ（１００ＫＨｚ）でデューティ比が０．０１％となる。

Ｄｕｔｙ［％］＝（１０ｎｓ／１０ｕｓ）×１００×（５０ｍｓ／５００ｍｓ）
＝０．０１％

図４（Ｃ）は、発光回数が５０００回、移動時間が４００ｍｓである場合であり、この場合、以下の式により発光間隔２０ｕｓ（５０ＫＨｚ）でデューティ比が０．０１％となる。

Ｄｕｔｙ［％］＝（１０ｎｓ／２０ｕｓ）×１００×（１００ｍｓ／５００ｍｓ）
＝０．０１％

図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に見られる様に、発光回数と次の測定点迄の移動時間を求めることで、Ｄｕｔｙ［％］＝０．０１％となる様に発光間隔を設定することができ、又、移動時間を発光停止とすることで、発光間隔を連続発光の場合に比して短くでき、測定時間を短縮することができる。

次に、図５、図６を参照して本実施例の作動について説明する。

先ず、前記照星照門１０によって、視準方向即ち測定方向を決定し、第１撮像部９又は第２撮像部１２によって測定対象物を含む画像を取得する（ＳＴＥＰ：０１）。広角画像を有する前記第１撮像部９を選択するか、狭角画像を有する前記第２撮像部１２を選択するかは、測定対象物迄の距離、或は測定範囲等を考慮して決定する。尚、前記測距部１７によって測距された測定対象物迄の距離に応じて前記撮像部選択部２５により自動で前記第１撮像部９、前記第２撮像部１２の選択をする様にしてもよい。

取得した画像は、デジタル画像データとして前記画像記憶部２６に格納される。

撮像画像が前記表示部６に表示され、該表示部６に表示された画像を確認しつつ、測定点を決定する（ＳＴＥＰ：０２）。

測定点については、画像処理によって抽出してもよい。画像処理による抽出は、前記デジタル画像データをエッジ処理し、特徴点を抽出し、この特徴点を測定点ｎとして設定する等である（図６（Ａ）参照）。或は、測定範囲に格子状の枠を設定し、枠の交点を測定点ｎとしてもよい（図６（Ｂ）参照）。

各測定点ｎに対して、測定の順番を定める。測定順は、前記制御演算部２２が自動で行ってもよく、或は、作業者が前記表示部６上から順番を設定してもよい。

前記測定点ｎの順番を設定することで、１つの測定点ｎから次の測定点ｎ＋１に移動する場合の移動時間が演算される（ＳＴＥＰ：０３）。

例えば測定点ｎと測定点ｎ＋１について、画像データ上から測定点ｎと測定点ｎ＋１との間の画角が演算され、演算された画角と前記水平駆動部１３及び前記鉛直駆動部１５の回転速度に基づき、前記測定点ｎから前記測定点ｎ＋１へ移動する際の移動時間が演算される。

測定点ｎに対して連続モード（図１１参照）による粗測距が実行される、この粗測距では、測定点ｎ迄の概略の距離が測定されるので、パルス光の発光回数は、測距値が得られる程度とする（ＳＴＥＰ：０４）。尚、粗測定は約１００〜１０００回の発光により測定され、精密測定に比べ１０分の１〜５分の１の回数である。

粗測定の測距結果に基づき、精密測定に必要な発光回数が求められる（ＳＴＥＰ：０５）。

前記移動時間と前記発光回数からパルス発光間隔（パルス発光周期ｎ）を演算する（ＳＴＥＰ：０６）。

演算されたパルス発光周期ｎがリミット周期値より短くないかどうかが判断され、判断結果に基づき発光形態が連続モードによる測定（以下連続測定モード）か、或は発光形態がバーストモードによる測定（以下バースト測定モード）かが判断される。

演算されたパルス発光周期ｎがリミット周期値より大きい（時間的に長い）場合は、バースト測定モードが選択され、演算されたパルス発光周期により、パルスレーザダイオードがパルス発光される（ＳＴＥＰ：０７）。又、演算されたパルス発光周期ｎがリミット周期値より小さい（時間的に短い）場合は、パルスレーザダイオード保護の為、連続測定モードが選択され、次の測定点に対しては連続測定モードにより測距が実行される。

測定点ｎからの反射光について前記演算された発光回数分積算され、測定点ｎについての精密測定が行われる（ＳＴＥＰ：０８）。

測定点ｎの測定が完了すると、測定点ｎ＋１の更に次の測定点ｎ＋２があるかどうかが確認され（ＳＴＥＰ：０９）、ないと判断されると、測定点ｎで設定された発光周期ｎが測定点ｎ＋１での発光周期として設定され、パルスレーザダイオードが測定点ｎと同じ発光回数でパルス発光される（ＳＴＥＰ：１０）。

パルスレーザダイオードが発光され（ＳＴＥＰ：１１）、前記測距部１７で測定点ｎ＋１からの反射光を受光し、受光信号が積算され（ＳＴＥＰ：１２）、測定点ｎ＋１での受光信号から測距可能な波形が形成されているかどうかが判断され（ＳＴＥＰ：１３）、測距が可能な場合は、距離が演算され、レーザ光線の発光が停止され、測定を終了する。或は待機状態に移行する（ＳＴＥＰ：１４）。

次に、上記ＳＴＥＰ：０９に於いて、測定点ｎ＋２があると判断された場合、測定点ｎ＋１から測定点ｎ＋２への移動時間が、測定点ｎ＋１と測定点ｎ＋２との間の画角と、前記水平駆動部１３及び前記鉛直駆動部１５の回転速度に基づき演算される（ＳＴＥＰ：１６）。

演算された移動時間に基づき設定された発光回数が、測定点ｎでの発光回数、発光周期でよいかどうかが判断され（ＳＴＥＰ：１７）、よいと判断されれば、測定点ｎと同一の発光回数、発光周期でパルスレーザダイオードが発光される（ＳＴＥＰ：１８）。前記測距部１７で測定点ｎ＋１からの反射光を受光し、受光信号が積算され（ＳＴＥＰ：１９）、測定点ｎ＋１での受光信号から測定可能な波形が形成されているかどうかが判断され（ＳＴＥＰ：２０）、測距可能な場合は測定点ｎ＋１の測距が行われる。

次に測定すべき測定点が存在している限りは、ＳＴＥＰ：０９〜ＳＴＥＰ：１６〜ＳＴＥＰ：２０〜ＳＴＥＰ：０８が繰返して実行され、次に測定すべき測定点がなくなった場合は、ＳＴＥＰ：１０〜ＳＴＥＰ：１４が実行され、測定が終了する。

上記した様に、本実施例では測定対象物の画像を取得し、画像が取得されると、画像中に測定点が設定され、更に測定点に測定順序を設定し、設定した測定順序に従って、測定点について測定を実行する。

更に、測定点を測定する条件を設定する場合に、次に測定する測定点があるかどうかが判断され、次に測定する測定点がある場合は、次の測定点に移動する時間を予め演算する。移動時間は、パルス発光が停止した状態であり、この発光が停止された時間を含めて、発光負荷率がリミット値以下となる様にパルス発光周期が設定される。

尚、発光周期を設定する場合に、パルス数の発光回数が決定されなければならないが、必要となる発光回数は、測定点からの反射光量に依存する。従って、最初の測定、或は発光回数の再設定が必要となる場合は、粗測定を行い、粗測定の結果から発光回数が設定される。又、測定が最初の測定でない場合は、前測定の発光回数がそのまま設定される。これは、隣接する測定点では、距離、反射条件等同一の場合が多く、反射回数の再設定の手順が省略できる。尚、測定点が変ることで、距離、反射条件が変る場合は、粗測定が実行され、発光回数の再設定が行われる。

移動時間を、発光の休止時間として利用して発光負荷率を設定するバースト測定モードでは、測定時のパルス発光周期を短縮できるので、測定時間が短縮できる。

又、パルス発光周期が予め定めたリミット値を超える場合は、発光素子保護の為、連続測定モードで測定される。従って、測定状況によってバースト測定モードと連続測定モードが混在することになるが、全体としては、測定時間を短縮することができ、又発光休止時間が存在するので、電力の消費量を低減させることができる。

１ 測量装置
４ 托架部
５ 望遠鏡部
６ 表示部
７ 操作入力部
８ 第１望遠鏡
９ 第１撮像部
１０ 照星照門
１１ 第２望遠鏡
１２ 第２撮像部
１３ 水平駆動部
１４ 水平測角部
１５ 鉛直駆動部
１７ 測距部
１８ 発光駆動部
２１ 制御装置
２２ 制御演算部
２３ 記憶部
２４ 画像処理部
２５ 撮像部選択部
２６ 画像記憶部

Claims (9)

1. 所定パルス幅のパルス測距光を測定点に、所定の発光周期で所定発光回数照射して測定点からの反射パルス光を受光し、複数の測定点を順次測定する多点測定方法に於いて、次の測定点迄の移動時間を求め、該移動時間はパルス光の照射を停止し、前記パルス測距光を前記所定発光回数照射した場合に、
   前記所定パルス幅に前記所定発光回数を乗じたパルス幅合計時間と、パルス測距光照射時間と前記移動時間の和との比が、パルスレーザダイオードの最大デューティ比を超えない様にパルス測距光の発光周期を設定して測定点の測距を実行することを特徴とする多点測定方法。
2. 前記所定発光回数は、測定点に対してパルス測距光を照射して粗測定を行い、該粗測定の測距結果に基づき設定される請求項１の多点測定方法。
3. 前記所定発光回数は、前測定で設定された発光回数である請求項１の多点測定方法。
4. 前記パルス測距光を測定点に所定発光回数照射して測距を行い、次の測定点に移動する迄の前記移動時間は発光を停止するバースト測定モードと、パルス測距光を最大デューティ比を超えない周期で連続して発光する連続測定モードとを有し、前記発光周期が予め定めたリミット周期値を超える場合は、連続測定モードによる測定が実行される請求項１の多点測定方法。
5. 多点測定が行われる測定対象物について撮像し、前記測定点は撮像された画像上に設定され、前記移動時間は測定点間の画角と測定点間を移動する速度により求められる請求項１の多点測定方法。
6. 測定対象物を撮像する撮像部と、所定パルス幅のパルス測距光を所定周期で射出する発光部と、前記測定対象物にパルス測距光を所定発光回数照射し、測定対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部と、前記発光部を駆動する発光駆動部と、前記撮像部と前記測距部とを一体に回転駆動する駆動部と、前記撮像部及び測距部の回転角を検出する測角部と、前記撮像部の撮像を制御し、前記発光駆動部の発光を制御し、前記駆動部の回転駆動を制御する制御装置とを具備し、
   前記撮像部は少なくとも測定対象物を含む画像を撮像し、該画像中で複数の測定点が設定され、該制御装置は前記複数の測定点について測定順序を設定し、該測定順序に従い複数の測定点について順次測定を実行する場合に、予め１つの測定点から次の測定点迄の移動時間を前記画像中の画角と前記駆動部による回転速度に基づき演算し、
   該移動時間はパルス光の照射を停止し、前記パルス測距光を前記所定発光回数照射した場合に、前記所定パルス幅に前記所定発光回数を乗じたパルス幅合計時間と、パルス測距光照射時間と前記移動時間の和との比が、パルスレーザダイオードの最大デューティ比を超えない様にパルス測距光の発光周期を設定して測定点の測距を実行することを特徴とする測量装置。
7. 前記制御装置は、測定点に対してパルス測距光を照射して粗測定を行い、該粗測定の測距結果に基づき前記所定発光回数を設定する請求項６の測量装置。
8. 前記制御装置は、設定した前記所定発光回数で測距を行った後、次の測定点を測定する場合、前記所定発光回数を保持して発光回数を設定する請求項６の測量装置。
9. 前記制御装置は、前記パルス測距光を測定点に所定発光回数照射して測距を行い、次の測定点に移動する迄の前記移動時間は発光を停止するバースト測定モードと、パルス測距光を最大デューティ比を超えない周期で連続して発光する連続測定モードとを択一的に実行可能であり、前記パルス測距光の発光周期が予め定めたリミット周期値を超える場合は、連続測定モードによる測定を実行する請求項６の測量装置。

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